JP4063294B2 - 車両用駆動装置の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、電気制御式変速部と機械制御式変速部とを備えている車両用駆動装置に関し、特にその変速比を制御する装置に関するものである。

この種の車両用駆動装置が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された発明は、電動機の大型化を回避し、かつそれぞれの車速に応じた駆動力を得ることを目的とした発明であり、遊星歯車機構のキャリヤに内燃機関を連結するとともに、その遊星歯車機構のサンギヤに第一の電動発電機を連結し、さらにリングギヤを変速機の入力側の部材に連結している。その変速機は、自動変速機などの有段の変速機であって、その変速機の出力側の部材をプロペラ軸に連結し、そのプロペラ軸に第二の電動発電機を連結している。したがってこの車両用駆動装置では、遊星歯車機構が、エンジンの動力を第一の電動発電機と変速機とに分配する分配機構を構成しており、その第一の電動発電機の回転数を変更することにより、リングギヤの回転数すなわちこのリングギヤに連結されている変速機の入力回転数が連続的に変化するので、その遊星歯車機構および第一の電動発電機が無段変速機として機能する。その結果、車両用駆動装置の全体としての変速比は、無段変速機として機能する遊星歯車機構による変速比と、その出力側に配置されている前記変速機での変速比とによって決定される。
特開２００３−１２７６８１号公報

車両用駆動装置は、燃費が可及的に良好になるように変速比を制御することに加えて、エネルギ回生を行うことにより、全体としての燃費を向上させることを主たる目的とする駆動装置である。一方、車両に要求される特性は、燃費の向上や排ガスの低減だけでなく、駆動性能や制動性能などの走行性能に優れ、またその制御応答性が良好であることなどが要求される。したがって、上記の特許文献１に記載された発明では、車両の燃費性能を向上させることができるが、上記の特許文献１に記載されている車両用駆動装置では、いわゆる無段変速部と有段変速部との両方の変速比で、駆動装置の全体としての変速比を設定しているので、減速要求に伴ってエンジンブレーキ（動力源ブレーキ）を効かせるために変速比を増大させる場合、有段変速部でのクラッチなどの係合装置の切り換えを伴う変速を実行しなければならない。そのために、煩雑な油圧制御を行わなければならず、また変速に遅れが生じ、手動操作によるダウンシフトなどの場合には、変速の遅れが違和感となる可能性があった。

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、電気制御式変速部と機械制御式変速部とを有する車両用駆動装置において、動力源ブレーキを効かせる変速態様の場合に変速応答性を向上させることを目的とするものである。

この発明は、上記の目的を達成するために、動力源ブレーキを効かせる変速態様が選択されている場合には、無段変速部での変速を優先させて実行するように構成したことを特徴とするものであり、より具体的には、請求項１の発明は、入力回転数と出力回転数とで決まる変速比を電気的に制御する電気制御式変速部と、入力回転数と出力回転数とで決まる変速比を機械的に変化させる機械制御式変速部とを有し、前記電気制御式変速部と前記機械制御式変速部との前記各変速比で決まる総合変速比を、車両の走行状態に基づいて設定する第一の変速態様と、動力源ブレーキを効かせるための信号に基づいて前記総合変速比を設定する第二の変速態様を選択可能な車両用駆動装置の制御装置において、前記車両が走行していることに伴う機械的エネルギを電力として蓄える蓄電装置と、その蓄電装置から電力が供給されて走行のための動力を出力する他の電動機と、前記動力源ブレーキを効かせるための信号として前記総合変速比を増大させるダウンシフト信号があった場合に前記蓄電装置の充電状態を判断する充電状態判断手段と、その充電状態判断手段によって前記蓄電装置の充電容量が低いことが判断された場合には、前記機械制御式変速部の変速比として高速側の変速比を設定する充電促進手段とを備え、前記第二の変速態様が選択されている場合に設定される前記機械制御式変速部における前記変速比の数を少なくする変速比制限手段を備え、前記の変速態様が選択されている場合には前記変速比制限手段で設定された前記機械制御式変速部の変速比と前記電気制御式変速部の変速比とで前記総合変速比を設定するように構成され、前記充電容量が高いことが前記充電状態判断手段によって判断された場合には、前記蓄電装置の充電量と放電量とが等しくなるように、前記総合変速比を設定するように構成されていることを特徴とする車両用駆動装置の制御装置である。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記電気制御式変速部が、発電機能のある電動機を備え、前記変速比制限手段は、前記の第二の変速態様が選択されている状態で、前記動力源ブレーキを効かせるための信号として前記総合変速比を増大させるダウンシフト信号があった場合に前記電動機の熱負荷が予め定められている許容範囲内となるように前記機械制御式変速部の変速比を選択する変速比選択手段を含むことを特徴とする車両用駆動装置の制御装置である。

そして、請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記機械制御式変速部の温度を検出する温度検出手段と、その温度検出手段によって前記有段変速部の極低温状態が検出された場合に前記有段変速部の変速を制限する変速制限手段とを更に備えていることを特徴とする車両用駆動装置の制御装置である。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記電気制御式変速機は、変速比が連続的に変化する無段変速機構を含み、前記機械制御式変速機は、変速比が段階的に変化する有段変速機構を含むことを特徴とする車両用駆動装置の制御装置である。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明において、前記変速比制限手段は、前記第二の変速態様が選択されている場合に設定される前記機械制御式変速部における前記変速比の数、前記第一の変速態様が選択されている場合より少なくする手段を含むことを特徴とする車両用駆動装置の制御装置である。

請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの発明において、前記駆動装置は、複数種類の動力源を備え、かつそれらの動力源が出力した動力を分配もしくは合成して出力するハイブリッド駆動装置を含むことを特徴とする車両用駆動装置の制御装置である。

請求項１の発明によれば、動力源ブレーキを効かせる第二の変速態様の場合、機械制御式変速部で設定される変速比の数が少ない数に制限される。そして、この第二の変速態様において、動力源ブレーキを効かせる変速を行う場合、設定可能な変速比数の制限された機械制御式変速部での変速比と電気制御式変速部での変速比とによって、駆動装置の全体としての総合変速比が設定される。その変速の場合、機械制御式変速部で設定できない変速比に対応する総合変速比は、電気制御式変速部の変速比を変化させることにより設定できるので、機械制御式変速部の変速比を固定したまま電気制御式変速部で変速が実行される。すなわち、電気制御式変速部での変速が優先的に実行される。そして、この電気制御式変速部での変速は、変速比を連続的に変化させて目標とする値に設定する変速であるから、機械制御式変速部での変速に比較して迅速に実行でき、その結果、動力源ブレーキを効かせる変速態様での変速を応答性良く実行することができる。さらに動力源ブレーキを効かせる場合、蓄電装置の充電容量が低い（充電量が少ない）場合、機械制御式変速部の変速比として高速側の変速比を設定するので、走行に伴う発電量が多くなって蓄電装置に対する充電を促進することができ、また蓄電容量が高い（充電量が多い）場合には、走行に伴って発電した電力を前記他の電動機で消費するように各変速部の変速比が設定されるので、動力源ブレーキを十分に効かせることができるとともに、充電性能を向上させることができる。

また、請求項２の発明によれば、電気制御式変速部での変速が電動機を制御して実行され、その電動機の熱負荷が機械制御式変速部の変速比によって増減するので、機械制御式変速部の変速比は、上記のように制限されている中で、電動機の熱負荷が許容範囲内になる変速比が選択される。その結果、電動機の熱負荷が相対的に軽減され、燃費を向上させることができ、あるいは電動機の耐久性を向上させることができる。

そして、請求項３の発明によれば、機械制御式変速部が極低温状態にある場合には、機械制御式変速部の高速側の変速比が禁止され、機械制御式変速部では低速側の変速比を設定し、その状態で電気制御式変速部の変速比を変化させて目標とする総合変速比を設定する。そのため、機械制御式変速部を構成している回転部材の相対回転数もしくは絶対回転数が大きくなって、油温の上昇を促進させることができ、また低速側の変速比は、一方向クラッチを作用させて設定できるなど切り替え制御する係合装置が一つでよい場合があり、その場合には油圧制御に対するオイルの粘性の影響が相対的に少なく、ショックの悪化を防止もしくは抑制することができる。

請求項４の発明によれば、無段変速部と有段変速部とを有する駆動装置において、上述した効果を得ることができる。

請求項５の発明によれば、動力源ブレーキを効かせる変速態様の場合に機械制御式変速部での変速比の数を、他の変速態様の場合より少なくするので、動力源ブレーキを応答性良く効かせることができる。

請求項６の発明によれば、ハイブリッド駆動装置において、上述した効果を得ることができる。

つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明の制御装置で対象とすることのできる車両用駆動装置の一例を説明する。図７に示す例は、Ｆ・Ｒ（フロントエンジン・リヤドライブ；エンジン前置き後輪駆動）形式のハイブリッド車（以下、「車両」と略記する）Ｖｅに搭載した例である。図７に示された駆動装置は、２種類の動力源を有している。２種類の動力源は、動力の発生原理が異なり、この実施例では、エンジン１およびモータ・ジェネレータ（ＭＧ２）２が動力源として搭載されているとともに、エンジン１およびモータ・ジェネレータ２から出力された動力が、共に同じ車輪（後輪）３に伝達されるように、パワートレーンおよび動力伝達経路が構成されている。車両Ｖｅの動力源であるエンジン１は、燃料を燃焼させて、その熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置である。このエンジン１としては、内燃機関または外燃機関を用いることが可能であるが、この実施例では、エンジン１として内燃機関、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いる場合について説明する。このエンジン１は、電子スロットルバルブ（図示せず）、燃料噴射装置（図示せず）、点火時期制御装置（図示せず）などの出力制御装置を有しており、少なくとも１つの装置を制御することにより、エンジン出力を制御することが可能である。

一方、他の動力源であるモータ・ジェネレータ２はケーシング４の内部に収納されており、モータ・ジェネレータ２は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備している。このモータ・ジェネレータ２は、ロータ５およびステータ６を有しており、ステータ６はケーシング４に固定されている。また、エンジン１およびモータ・ジェネレータ２から車輪３に至る動力伝達経路には変速機７が設けられているとともに、エンジン１から変速機７に至る動力伝達経路には、動力分配装置８が設けられている。図７に示された動力分配装置８は、シングルピニオン形式の遊星歯車機構を主体として構成されている。すなわち、動力分配装置８は、エンジン１の出力軸９と同軸上に配置されたサンギヤ１０と、サンギヤ１０と同軸上に配置されたリングギヤ１１と、サンギヤ１０およびリングギヤ１１に噛合する複数のピニオンギヤ１２を、自転かつ公転自在に保持したキャリヤ１３とを有している。

これらのサンギヤ１０およびリングギヤ１１およびキャリヤ１３は、相互に差動回転可能に構成されている。そして、キャリヤ１３と出力軸９とが動力伝達可能に連結され、具体的には一体回転するように連結されている。また、出力軸９の軸線方向において、エンジン１と動力分配装置８との間には、モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）１４が配置されている。モータ・ジェネレータ１４は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備している。このモータ・ジェネレータ１４は、ロータ１５およびステータ１６を有しており、ステータ１６はケーシング４に固定されている。そして、ロータ１５とサンギヤ１０とが動力伝達可能に連結され、具体的には一体回転するように連結されている。

一方、前記変速機７は、入力回転数を出力回転数で除した値である変速比を変更（制御）可能に構成されている。この実施例では、変速機７として機械制御式変速部あるいは有段変速機を用いた場合、より具体的には、遊星歯車機構を有する有段変速機を用いた場合について説明する。変速機７は、遊星歯車機構を構成する回転要素同士の動力伝達経路を切り替えたり、回転要素の回転・停止を制御するために、摩擦係合装置、具体的にはクラッチおよびブレーキを有している。ここで、摩擦係合装置としては、油圧制御式または電磁制御式のいずれを用いてもよいが、この実施例では、油圧制御式の摩擦係合装置を用いる場合について説明する。そして、これらの摩擦係合装置の係合・解放を制御することにより、例えば、ドライブポジションでは第１速ないし第６速を選択し、リバースポジションでは固定された変速比を選択可能に構成されている。そして、ドライブポジションが選択された場合は、第１速ないし第６速の変速段を、選択的に、かつ段階的に変更可能である。また、変速段を示す数字が大きくなるほど、変速機７の変速比が小さくなるように構成されている。したがってこの変速機７はこの発明の有段変速部（ＡＴ部）に相当する。

そして、変速機７の入力側には回転部材２９が連結され、変速機７の出力側には出力回転部材３０が連結されている。さらに、入力回転部材２９と、動力分配装置８のリングギヤ１１とが一体回転するように連結され、モータ・ジェネレータ２のロータ５が入力回転部材２９に連結されている。前記出力回転部材３０は、いわゆるプロペラシャフトであり、この出力回転部材３０がデファレンシャル３１のドライブピニオンシャフト（図示せず）に連結されている。また、デファレンシャル３１のサイドギヤ（図示せず）にはドライブシャフト３２が連結されており、ドライブシャフト３２に車輪３が連結されている。

さらに、モータ・ジェネレータ２との間で電力の授受をおこなうことの可能な蓄電装置３３が設けられているとともに、モータ・ジェネレータ２と蓄電装置３３との間の回路にはインバータ３４が設けられている。また、モータ・ジェネレータ１４との間で電力の授受をおこなうことの可能な蓄電装置３５が設けられているとともに、モータ・ジェネレータ１４と蓄電装置３５との間の回路にはインバータ３６が設けられている。これらの蓄電装置３３，３５としては、二次電池、具体的にはバッテリ、キャパシタなどを用いることが可能である。また、インバータ３４とインバータ３６とを接続する電気回路３９が設けられており、蓄電装置３３と蓄電装置３５との間で電力の授受をおこなうことが可能に構成されているとともに、モータ・ジェネレータ２とモータ・ジェネレータ１４との間で、蓄電装置３３，３５を経由することなく、電力の授受をおこなうことが可能に構成されている。

一方、変速機７の制御、例えば、ドライブポジション、リバースポジション、ニュートラルポジション、マニュアルポジションなどのシフトポジションを切り換える制御、ドライブポジションが選択された場合における変速段の自動変速制御などを実行するために、油圧制御装置３７が設けられている。この油圧制御装置３７は、油圧回路、マニュアルバルブ、ソレノイドバルブ、圧力制御弁などにより構成された公知の構成を有しており、油圧制御装置３７により、各シフトポジションの切り換え、前述した摩擦係合装置の係合・解放が制御されるように構成されている。

また、各シフトポジションの選択を行うシフト装置４２が設けられている。図８は、後述する電子制御装置３８に接続されているシフト装置４２に設けられているシフトポジションの配列を示しており、車両を停止状態に維持するパーキング（Ｐ）、後進段（Ｒ：リバース）、ニュートラル（Ｎ）、ドライブ（Ｄ）の各ポジションがほぼ直線的に配列されている。この配列方向は、例えば車両の前後方向に沿う方向である。そのドライブポジションに対して車両の幅方向で隣接する位置にマニュアルポジション（Ｍ）が設けられ、そのマニュアルポジションを挟んで車両の前後方向での両側にアップシフトポジション（＋）とダウンシフトポジション（−）とが設けられている。これらの各シフトポジションは、シフトレバー４３を案内するガイド溝４４によって連結されており、したがってシフトレバー４３をガイド溝４４に沿って移動させることにより適宜のシフトポジションが選択され、その選択されたシフトポジション信号が電子制御装置３８に入力されるようになっている。

そして、ドライブポジションが選択された場合には、上述した第一の変速態様である自動変速が実行され、またマニュアルポジションからアップシフトポジションもしくはダウンシフトポジションが選択された場合には、第二の変速態様で変速が実行されるようになっている。具体的には、アップシフトポジションが選択された場合には、その時点の総合変速比より小さい総合変速比で動力源ブレーキが効く予め定めた総合変速比が設定される。また反対にダウンシフトポジションが選択された場合には、その時点の総合変速比より大きい総合変速比で動力源ブレーキが効く予め定めた総合変速比が設定される。

つぎに、制御系統について説明する。まず、電子制御装置３８が設けられており、電子制御装置３８には、シフトポジションセンサの信号、車速センサの信号、加速要求検知センサの信号、制動要求検知センサの信号、エンジン回転数センサの信号、蓄電装置３３，３５の充電量を検知するセンサの信号、モータ・ジェネレータ２，１４の回転数を検知するセンサの信号、モータ・ジェネレータ２，１４の温度を検知するセンサの信号、入力回転部材２９および出力回転部材３０の回転数を検知するセンサの信号、車両Ｖｅが走行する道路の勾配を検知するセンサの信号、車両Ｖｅの加速度を検知するセンサの信号などが入力される。これに対して、電子制御装置３８からは、エンジン１を制御する信号、モータ・ジェネレータ２，１４（インバータ３４，３６）を制御する信号、油圧制御装置３７を制御する信号などが出力される。

図７に示す車両Ｖｅにおいて、エンジン１が運転されて、エンジントルクが動力分配装置８のキャリヤ１３に伝達されると、モータ・ジェネレータ１４により反力トルクが受け持たれて、エンジントルクがリングギヤ１１に伝達される。そのリングギヤ１１に伝達されたトルクが、入力回転部材２９および変速機７および出力回転部材３０およびデファレンシャル３１を経由して車輪３に伝達されて、駆動力が発生する。前記動力分配装置８においては、サンギヤ１０とキャリヤ１３とリングギヤ１１との差動作用により、入力要素であるキャリヤ１３と、出力要素であるリングギヤ１１との変速比を制御することが可能である。具体的には、反力トルクを受け持つモータ・ジェネレータ１４の出力を制御することにより、エンジン回転数を無段階に（連続的に）制御することが可能である。つまり、動力分配装置８は電気的無段変速機（電気ＣＶＴ部）としての機能を有し、この発明の電気制御式変速部となっている。

このように、モータ・ジェネレータ１４で反力トルクを受け持つ場合、各種の条件に基づいて、モータ・ジェネレータ１４の回転方向が、正回転、停止、逆回転などに選択的に切り換えられる。例えば、モータ・ジェネレータ１４が正回転して反力トルクを受け持つ場合、モータ・ジェネレータ１４は回生制御され、モータ・ジェネレータ１４で発生した電力を、蓄電装置３５に充電したり、インバータ３６，３４を経由させてモータ・ジェネレータ２に供給し、モータ・ジェネレータ２を力行制御することが可能である。すなわち、モータ・ジェネレータ２が電動機として駆動され、そのトルクが入力回転部材２９、変速機７、デファレンシャル３１を経由して車輪３に伝達される。これに対して、モータ・ジェネレータ１４が逆回転して反力トルクを受け持つ場合、モータ・ジェネレータ１４は力行制御される。モータ・ジェネレータ１４に供給する電力は、蓄電装置３５またはモータ・ジェネレータ２から供給することが可能である。すなわち、モータ・ジェネレータ２を回生制御させて、その電力を、インバータ３４，３６を経由させてモータ・ジェネレータ１４に供給することも可能である。

ここで、動力分配装置８の変速比を制御する概念について説明すると、エンジン１の燃費を向上させることを目的として、エンジン１の運転状態と、動力分配装置８の変速比とを協調制御するものである。例えば、加速要求（アクセル開度）および車速に基づいて、車両Ｖｅにおける要求駆動力が求められる。これは、例えば予め用意したマップから求められる。その要求駆動力と車速とからエンジン１の要求出力が算出され、その要求出力を最小の燃費で出力する目標エンジン回転数が、マップを使用して求められる。そして、実エンジン回転数を燃費の良好な目標エンジン回転数に近づけるように、モータ・ジェネレータ１４の出力（トルク×回転数）が制御される。この制御と並行して、実エンジン出力を目標エンジン出力に近づけるように、エンジン１の電子スロットルバルブの開度などが制御される。このように、動力分配装置８の変速比を制御することにより、エンジン１の運転状態を最適燃費線に沿って制御することが可能である。

また、前述したように、モータ・ジェネレータ２を電動機として駆動させ、モータ・ジェネレータ２のトルクを、変速機７を経由させて車輪３に伝達する制御を実行可能である。つまり、車輪３にトルクを伝達して駆動力を発生させる場合、エンジン１またはモータ・ジェネレータ２の少なくとも一方のトルクを車輪３に伝達可能であり、いずれの動力源のトルクまたは両方の動力源のトルクを伝達するかが、電子制御装置３８に入力される信号およびデータに基づいて判断される。

これに対して、車両Ｖｅが惰力走行する場合は、車両Ｖｅの運動エネルギが変速機７および動力分配装置８を経由してエンジン１に伝達され、エンジンブレーキ力が発生する。また、車両Ｖｅの惰力走行時に入力回転部材２９に伝達された運動エネルギの一部をモータ・ジェネレータ２に伝達し、このモータ・ジェネレータ２で回生制動力を発生させ、発生した電力を蓄電装置３３に充電することも可能である。このエンジンブレーキ（動力源ブレーキ状態）は、前述したマニュアルモードで変速比（総合変速比）を増大させて設定することも可能である。

上述したように変速機７での各変速段は、車両Ｖｅの車速や要求出力（アクセル開度）などで決まる走行状態に基づいて設定され、それらの各変速段で走行している際に、無段変速部に相当する動力分配装置８では、エンジン１の回転数が最適燃費回転数となる制御が実行される。これは具体的に第１のモータ・ジェネレータ１４を発電機として機能させ、あるいはモータとして機能させてその回転数を制御することにより行われる。このような走行状態に基づく変速比の制御（第一の変速態様）に対して、エンジンブレーキ状態を要求する信号があった場合、具体的には手動操作に基づくダウンシフト信号が出力された場合には、以下に述べる変速制御（第二の変速態様）が実行される。

図１はその制御の一例を説明するためのフローチャートであって、先ず、シフトポジションがドライブ（Ｄ）ポジションか否かが判断される（ステップＳ１）。このステップＳ１で肯定的に判断された場合に、車両の走行状態に基づいたいわゆる自動変速機制御が実行されるので、図１での制御は特に行うことなくリターンする。これに対してステップＳ１で否定的に判断された場合には、シーケンシャルモード（第二の変速態様）が選択されているか否かが判断される（ステップＳ２）。このシーケンシャルモードとは、手動操作によってアップシフトおよびダウンシフトを行う変速の態様であって、前述したマニュアルモードに相当する。これは、例えば前記のシフト装置４２においてシフトレバー４３をマニュアル（Ｍ）ポジションに移動させることに伴って出力される信号に基づいて判断することができる。

このステップＳ２で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンし、これに対してシーケンシャルモードが選択されていることによりステップＳ２で肯定的に判断された場合には、ダウンシフト判定が行われる（ステップＳ３）。すなわちダウンシフト操作されたか否かが判断される。これは、前述したシフト装置４２のダウンシフトポジションにシフトレバー４３を移動させることにより出力される信号の有無によって判断することができる。ダウンシフト操作されていないことによりステップＳ３で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。一方、ダウンシフト操作されたことによりステップＳ３で肯定的に判断された場合には、その時点で変速機（ＡＴ部）７で設定されている変速段が第３速以上か否かが判断される（ステップＳ４）。

変速機７の現状の変速段が第３速より低速側の変速段である場合、すなわちステップＳ４で否定的に判断された場合、変速機７を第１速に切り換え（ステップＳ５）、リターンする。これは、車両の走行状態に基づかずに、シーケンシャルモードでダウンシフト信号が出力されたことに基づく変速であり、そのために、変速機７の変速比が第１速に制限されたことと同様である。また、変速機７の現状の変速段が第３速以上であることによりステップＳ４で肯定的に判断された場合には、前記ダウンシフト信号によって要求されている変速段（もしくは総合変速比）が第３速以上か否かが判断される（ステップＳ６）。

このステップＳ６で否定的に判断された場合には、上記のステップＳ５に進んで、変速機７を第１速に切り換え、変速機７の変速比を制限する。また、要求変速段が第３速以上であることによりステップＳ６で肯定的に判断された場合には、変速機７の変速比を第３段に設定する（ステップＳ７）。したがって、シーケンシャルモードでは変速機７で設定可能な変速段が第１速と第３速との二つに制限される。そして、これらステップＳ５とステップＳ７とのいずれかの制御が実行された後、総合変速比が手動操作によって要求されている変速比となるように、電気的無段変速機（電気ＣＶＴ部）８の変速比が設定される（ステップＳ８）。

これを共線図で表すと図２のとおりであり、変速機（ＡＴ部）７は、車両Ｖｅの走行状態（具体的には車速）に応じて第１速と第３速との二つの変速比に制限されるから、入力部材の回転数を一定とした場合、図２の右側の二本の実線で動作状態が示される。これに対して、総合変速比が前進段で６段となるように電気的無段変速機（電気ＣＶＴ部）８の変速比がステップ的に制御されるから、図２の左側の六本の破線でその動作状態が示される。なお、図２ではブレーキＢ１を係合させることにより第１速が設定され、ブレーキＢ２を係合させることにより第２速が設定され、第３速では変速比が「１」となる例を示している。

このエンジンブレーキを効かせる変速モードでは、変速機７の入力要素に連結されているリングギヤ１１に対してはその回転を止める方向にトルクを作用させる。したがって、第２のモータ・ジェネレータ（ＭＧ２）２は発電機として機能させていわゆる負のトルクを回転部材２９に与え、また第１のモータ・ジェネレータ（ＭＧ１）１４は第２のモータ・ジェネレータ（ＭＧ２）２もしくは蓄電装置３３から電力を供給してモータとして機能させる。

また、動力源ブレーキ力（エンジンブレーキ力）を示せば、図３のとおりである。図３において、Ｅb1，Ｅb2，Ｅb3，Ｅb4，Ｅb5，Ｅb6の各線は、変速機７の前進６段の各変速段で生じるエンジンブレーキ力を示しており、添え字である数字が変速段を表している。この発明の制御装置による上記の変速制御では、エンジンブレーキを効かせる変速モードでは、変速機７が第１速と第３速との二つの変速段に制限されるものの、動力分配装置８の変速比を制御して前進６段の総合変速比が設定される。それらの変速比は、変速機７を第１速ないし第３速の各変速段に切り換えて設定される総合変速比の値と異なることはないから、得られるエンジンブレーキ力も同じになる。

そして、この発明の制御装置による変速制御では、変速機７を第１速と第３速の二つの変速段の間で切り換えるのみであるから、クラッチやブレーキなどの摩擦係合装置の切り換えを伴う変速の回数が少なくなり、煩雑な変速制御の頻度を抑制することができる。それに伴って、動力分配装置８の変速比の制御によって所期の変速比を設定できるので、応答性の良い変速を実行でき、そのためエンジンブレーキが要求されている場合には、エンジンブレーキの効き始めの遅れが解消され、もしくは遅れが小さくなり、いわゆるマニュアルダウンシフト時の違和感を防止することができる。

上述したようにこの発明の制御装置では、エンジンブレーキを効かせる変速モードで変速機７の変速段の数を制限するから、各モータ・ジェネレータ２，１４の回転数やトルクが通常より増大し、熱負荷が大きくなる。そこで、この発明では、モータ・ジェネレータ２，１４の熱負荷に応じて変速内容を変更するように構成してもよい。その例を図４にフローチャートで示してある。図４に示す例では、先ず、ドライブポジションが選択されているか否かが判定される（ステップＳ１１）。これは、図１に示すステップＳ１と同様の判断ステップであり、したがって肯定的に判断された場合にはリターンする。これとは反対に否定的に判断された場合には、シーケンシャルモードが選択されているか否かが判断される（ステップＳ１２）。このステップＳ１２は図１に示すステップＳ２と同様の判断ステップであり、したがって否定的に判断された場合にはリターンし、肯定的に判断された場合には、ダウンシフトの判定が行われる（ステップＳ１３）。

このステップＳ１３の判断ステップは、図１に示すステップＳ３と同様の判断ステップであり、したがって否定的に判断された場合にはリターンし、肯定的に判断された場合には、ＡＴ部すなわち変速機７で設定されている変速段が第３速以上か否かが判断される（ステップＳ１４）。このステップＳ１４で肯定的に判断された場合には、各モータ・ジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）２，１４の負荷判定が行われる（ステップＳ１５）。この判定は、その時点の走行状態（具体的には車速）で変速機７の変速比を第３速にした場合に各モータ・ジェネレータ２，１４に掛かる熱負荷が、各モータ・ジェネレータ２，１４ごとに設計上定められている熱定格の範囲内か否かを判定するものであり、その熱負荷は車速や第３速の変速比などに基づいて算出することができる。

したがってステップＳ１５で肯定的に判断された場合には、各モータ・ジェネレータ２，１４の熱負荷が許容できるものであるから、変速機７が第３速に切り替えられる（ステップＳ１６）。これとは反対にいずれかのモータ・ジェネレータ２，１４の熱負荷が許容範囲を超えていることによりステップＳ１５で否定的に判断された場合には、許容熱負荷から逆算して、変速機７の最適変速段（ギヤ段）が選定される（ステップＳ１７）。

上記のステップＳ１６もしくはステップＳ１７の制御に続いて、要求変速段が第３速以上か否かが判断される（ステップＳ１８）。このステップＳ１８で肯定的に判断された場合には、要求されている総合変速比を設定するように、電気ＣＶＴ部である動力分配装置８が変速制御される（ステップＳ１９）。具体的には、第１のモータ・ジェネレータ１４の回転数が制御される。

一方、ステップＳ１４で否定的に判断された場合、すなわち変速機７の現状の変速比が第３速より低速側の変速比の場合、変速機７を第１速に設定するための条件として、その時点の走行状態で第１速に変速した場合、モータ・ジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）２，１４の熱負荷が許容範囲内であるか否かが判定される（ステップＳ２０）。これは、上述したステップＳ１５における判断と同様にして行うことができる。したがって、このステップＳ２０で肯定的に判断された場合には、変速機７が第１速に切り替えられる（ステップＳ２１）。その後、ステップＳ１９に進んで、動力分配装置８による変速が実行される。

また、第１速に変速するとモータ・ジェネレータ２，１４の熱負荷が許容範囲を超えるためにステップＳ２０で否定的に判断された場合には、許容される熱負荷から逆算して、変速機７の最適変速段（ギヤ段）が選定される（ステップＳ２２）。これは、上記のステップＳ１７と同様の制御である。そして、ステップＳ１９に進んで、動力分配装置８による変速が実行される。

したがってこの図４に示す制御によれば、エンジンブレーキを効かせるマニュアルモードでのダウンシフトの際に、変速機７の変速段の数が制限され、その場合、モータ・ジェネレータ２，１４の熱負荷が許容範囲を超えないように変速段が選定されるので、エネルギ損失やモータ・ジェネレータ２，１４の耐久性の低下を抑制することができる。

ところで、車両用駆動装置の利点の一つは、車両Ｖｅの減速時にエネルギ回生を行って燃費を向上できる点にあり、この発明の制御装置においてもこのような利点を更に生かした制御が可能である。その例を図５にフローチャートで示してある。図５に示す制御例では、上述した各制御例と同様に、ドライブポジションが選択されているか否かの判断（ステップＳ３１）、およびシーケンシャルモードが選択されているか否かの判断（ステップＳ３２）が順に行われる。したがってドライブポジションが選択されていれば、特に制御を行うことなくリターンし、またシーケンシャルモードが選択されていなければ、特に制御を行うことなくリターンする。

そして、シーケンシャルモードが選択されていることによりステップＳ３２で肯定的に判断された場合には、変速機７での変速の際に動力分配装置８における第１のモータ・ジェネレータ（ＭＧ１）１４の回転数を固定し、エンジン回転数の変化を許容する制御を実行する（ステップＳ３３）。運転者の手動操作に基づく変速であるから、変速に伴うエンジン回転数の変化などの挙動の変化が違和感となることが少なく、また以下に述べるようにエネルギ回生量を増大するためである。

ついで、ダウンシフトの判定が行われる（ステップＳ３４）。これは、前述したステップＳ３あるいはステップＳ１３と同様の判断ステップであり、したがって否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくリターンする。これとは反対に肯定的に判断された場合には、バッテリ受け入れ判定が行われる（ステップＳ３５）。すなわち、エンジンブレーキ状態では第２のモータ・ジェネレータ２が発電機として機能するので、これが接続されている蓄電装置３３が第２のモータ・ジェネレータ２から電力を受容できるか否かが判断される。この判断は、蓄電装置３３の充電状態（ＳＯＣ）を検出することにより行うことができる。

このステップＳ３５で肯定的に判断された場合には、変速機７の現状の変速段が第３速以上か否かが判断される（ステップＳ３６）。変速機７の変速段が第３速以上であることによりステップＳ３６で肯定的に判断された場合には、要求変速段が第３速以上か否かが判断される（ステップＳ３７）。そして、このステップＳ３７で肯定的に判断された場合には、変速機（ＡＴ部）７を第４速に切り替える（ステップＳ３８）。すなわち、高速側の変速段にアップシフトする。

その結果、変速機７に連結されている前記リングギヤ１１の回転数が低下し、その場合に第１のモータ・ジェネレータ１４の回転数を一定に固定してあれば、エンジン１の回転数が低下してエンジン１による制動力が低下する。そこで、蓄電装置３３が許容する範囲内で第２のモータ・ジェネレータ２のトルクを増加させてエンジンブレーキ力を確保し、同時に発電量を増大させて蓄電装置３３に充電を行うように電気的無段変速機（電気的ＣＶＴ部）８の変速制御を行う（ステップＳ３９）。なお、その蓄電は、第２のモータ・ジェネレータ２から第１のモータ・ジェネレータ１４に供給する電力の余剰分である。

なお、変速機７の現状の変速段が第３速より低速側の変速段であることによりステップＳ３６で否定的に判断された場合には、変速機７の変速比を第２速に切り替える（ステップＳ４０）。前述したように、エンジンブレーキを効かせるマニュアルモードでは、変速機７の現状の変速比が第３速より低速側の変速比の場合に第１速に設定することを基本としているから、蓄電装置３３に充電を行う場合には、１段アップシフトすることになる。そして、この状態でステップＳ３９に進んで動力分配装置８による変速制御が行われる。したがって、エンジンブレーキ力が第２のモータ・ジェネレータ２のトルクを増大することにより確保され、また蓄電装置３３の許容範囲内で充電が行われる。

さらに、上記のステップＳ３５で否定的に判断された場合、すなわち蓄電装置３３が電力を受容できない状態の場合、前述した図１に示すステップＳ４からステップＳ７の制御が実行される（ステップＳ４１）。そして、要求されている総合変速比となるように、電気的無段変速機（電気ＣＶＴ部）に相当する動力分配装置８の変速が実行される（ステップＳ４２）。

すなわち、その時点の車両Ｖｅの車速などの走行状況や要求変速段などに応じて変速機７が第１速もしくは第３速に設定される。そして、第２のモータ・ジェネレータ２が発電機として機能することによりエネルギ回生を行い、エンジン１と共に制動力を発生する。また、第２のモータ・ジェネレータ２で発電した電力が第１のモータ・ジェネレータ１４に供給されてこれがモータとして機能し、動力分配装置８におけるリングギヤ１１の回転数を低下させるように作用する。

結局、図５に示す制御においても、有段変速部に相当する変速機７の変速段の数が制限される。したがって、エンジンブレーキを効かせるなどのダウンシフト要求があった場合に、応答性の良い変速を行うことができるとともに、クラッチやブレーキなどの摩擦係合装置の係合・解放状態を切り替える煩雑な制御の頻度を低減でき、しかも変速機７の変速段の数を制限しない場合と同様のエンジンブレーキ力を得ることができる。

ところで、有段変速機の変速応答性にオイルの温度が影響することが知られている。そこでこの発明では、上述した制御と併せて変速機７の温度に基づく制御を行うように構成することができる。図６はその制御の一例を説明するためのフローチャートであって、前述した各制御例と同様に、ドライブポジションの判定（ステップＳ５１）、シーケンシャルモードの判定（ステップＳ５２）、ダウンシフトの判定（ステップＳ５３）が順次行われる。そして、ドライブポジションが選択されている場合、およびシーケンシャルモードが選択されていない場合、ならびにダウンシフト操作されていない場合には特に制御を行うことなくリターンする。

そして、手動操作に基づいてダウンシフトおよびアップシフトを行うシーケンシャルモードでダウンシフト操作されたことによりステップＳ５３で肯定的に判断された場合には、変速機７もしくはその油温が判定基準として予め定めた温度より低い極低温か否かが判断される（ステップＳ５４）。その判定基準となる温度は、オイルの粘性が変速制御に影響する程度の温度として予め実験などによって求めておくことができる。

このステップＳ５４で肯定的に判断された場合には、変速機７における所定の変速段が禁止される（ステップＳ５５）。ここで、所定の変速段とは、変速制御が比較的困難な変速段であり、その一例が複数の摩擦係合装置を同時に制御して変速を達成する変速段である。このいわゆるクラッチ・ツウ・クラッチ変速による変速段が、上記の変速機７では第３速と第４速であるとして、図６に示す例では第３速と第４速とを禁止している。なお、第３速と第４速とを禁止した場合、第２速などの低速側の変速段が設定されやすくなり、それらの低速側の変速段では、変速機７におけるギヤなどの回転部材の回転数あるいは相対回転数が大きくなるので、摩擦やオイルの撹拌による温度上昇が促進され、それに伴って変速段の禁止を早期の解除することができる。

上記のステップＳ５５によって所定の変速段を禁止することにより、それ以外の変速段を設定し、その状態で電気的無段変速機（電気ＣＶＴ部）に相当する動力分配装置８の変速が実行される（ステップＳ５６）。また、検出された温度が基準温度より高いことによりステップＳ５４で否定的に判断された場合には、前述した図１に示すステップＳ４からステップＳ７の制御が実行される（ステップＳ５７）。そして、要求されている総合変速比となるように、電気的無段変速機（電気ＣＶＴ部）に相当する動力分配装置８の変速が実行される（ステップＳ５６）。

ここで上述した各具体例とこの発明のと関係を簡単に説明すると、前記ステップＳ５、ステップＳ７、ステップＳ１６、ステップＳ２１、ステップＳ３８、ステップＳ４０の各機能的手段が、この発明の変速比制限手段に相当し、また、ステップＳ３８およびステップＳ４０の各機能的手段が、この発明の変速比選択手段に相当し、ステップＳ３５の機能的手段が、この発明の充電状態判断手段に相当し、ステップＳ３８およびステップＳ４０の各機能的手段が、この発明の充電促進手段に相当し、そしてステップＳ５４の機能的手段が、この発明の温度検出手段に相当し、ステップＳ５５の機能的手段が、この発明の高速段禁止手段に相当する。

なお、この発明は上述した具体例に限定されないのであって、この発明における電気制御式変速部は変速比を電気的に制御できるものであればよく、また無段変速部は変速比を連続的に変化させることのできるものであればよく、差動作用のある歯車機構を使用したものに限定されない。また、機械制御式変速部は機械的に制御して変速比を替えられるものであればよく、また有段変速部は、複数の変速比をステップ的に設定できる構成であればよいのであって、複数の遊星歯車装置を用いて構成した変速機構、複数のギヤ対を備えるとともにそれらのギヤ対を選択して変速段を設定する構成の変速機構などであってもよい。

この発明の制御装置で実行される変速制御の一例を説明するためのフローチャートである。 変速機の変速段を第１速と第３速とに制限してエンジンブレーキを効かせる場合の図７に示す駆動装置についての共線図である。 第１速ないし第６速での車速に応じたエンジンブレーキ力を示す線図である。 モータ・ジェネレータの熱負荷に応じて変速段を制限する制御例を説明するためのフローチャートである。 蓄電装置の充電状態に応じて変速段を制限する制御例を説明するためのフローチャートである。 変速機もしくはオイルの温度に応じて変速段を禁止する制御例を説明するためのフローチャートである。 この発明で対象とすることのできる車両用駆動装置の一例を示すスケルトン図である。 シフト装置における各シフトポジションの配列を示す図である。

符号の説明

１…エンジン、 ２，１４…モータ・ジェネレータ、 ７…変速機（有段変速部、ＡＴ部）、 ８…動力分配機構（無段変速部、電気ＣＶＴ部）、 ３３…蓄電装置、 ３８…電子制御装置（制御装置）。

Claims (6)

1. 入力回転数と出力回転数とで決まる変速比を電気的に制御する電気制御式変速部と、入力回転数と出力回転数とで決まる変速比を機械的に変化させる機械制御式変速部とを有し、前記電気制御式変速部と前記機械制御式変速部との前記各変速比で決まる総合変速比を、車両の走行状態に基づいて設定する第一の変速態様と、動力源ブレーキを効かせるための信号に基づいて前記総合変速比を設定する第二の変速態様を選択可能な車両用駆動装置の制御装置において、
   前記第二の変速態様が選択されている場合に設定される前記機械制御式変速部における前記変速比の数を少なくする変速比制限手段と、
   前記車両が走行していることに伴う機械的エネルギを電力として蓄える蓄電装置と、
   その蓄電装置から電力が供給されて走行のための動力を出力する他の電動機と、
   前記動力源ブレーキを効かせるための信号として前記総合変速比を増大させるダウンシフト信号があった場合に前記蓄電装置の充電状態を判断する充電状態判断手段と、
   その充電状態判断手段によって前記蓄電装置の充電容量が低いことが判断された場合には、前記機械制御式変速部の変速比として高速側の変速比を設定する充電促進手段とを備え、
   前記の第二の変速態様が選択されている場合には前記変速比制限手段で設定された前記機械制御式変速部の変速比と前記電気制御式変速部の変速比とで前記総合変速比を設定するとともに、
   前記充電容量が高いことが前記充電状態判断手段によって判断された場合には、前記蓄電装置の充電量と放電量とが等しくなるように、前記総合変速比を設定するように構成されていることを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
2. 前記電気制御式変速部が、発電機能のある電動機を備え、
   前記変速比制限手段は、動力源ブレーキを効かせるための信号に基づいて前記総合変速比を設定する第二の変速態様が選択されている状態で、前記動力源ブレーキを効かせるための信号として前記総合変速比を増大させるダウンシフト信号があった場合に前記電動機の熱負荷が予め定められている許容範囲内となるように前記機械制御式変速部の変速比を選択する変速比選択手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動装置の制御装置。
3. 前記機械制御式変速部の温度を検出する温度検出手段と、
   その温度検出手段によって前記有段変速部の極低温状態が検出された場合に前記有段変速部の変速を制限する変速制限手段と
   を更に備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用駆動装置の制御装置。
4. 前記電気制御式変速機は、変速比が連続的に変化する無段変速機構を含み、
   前記機械制御式変速機は、変速比が段階的に変化する有段変速機構を含む
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車両用駆動装置の制御装置。
5. 前記変速比制限手段は、前記第二の変速態様が選択されている場合に設定される前記機械制御式変速部における前記変速比の数を、前記第一の変速態様が選択されている場合より少なくする手段を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車両用駆動装置の制御装置。
6. 前記駆動装置は、複数種類の動力源を備え、かつそれらの動力源が出力した動力を分配もしくは合成して出力するハイブリッド駆動装置を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の車両用駆動装置の制御装置。

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