JP5157871B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両に好適な制御装置に関する。

内燃機関（エンジン）に加えて、電動機や発電機として機能するモータジェネレータを備えるハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両では、内燃機関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の過不足をモータジェネレータで補う。

このようなハイブリッド車両の一例として、以下の特許文献１〜３に示すように、発電機の回転数を連続的に変換させることが可能な無段変速モードと変速比が固定される固定変速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ハイブリッド車両がある。無段変速モードでは、エンジントルクに対応する反力トルクをモータジェネレータに出力させ、発電機の回転数を連続的に変化させることにより、エンジンの回転数を連続的に変化させる。固定変速モードでは、遊星歯車機構における１つの回転要素の回転が阻止され、変速比が固定にされる。

ここで、変速モードの切り換えが行われる際には、エンジンやモータジェネレータの回転数が大きく変化する。そのため、以下の特許文献１には、要求駆動力と車速とによって規定されたマップ上において、無段変速モード領域と固定変速モード領域との間に、変速モード切り換えに伴う回転要素の目標回転数変化を連続的に設定する遷移領域を設けたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。

なお、特許文献２には、無段変速モード及び固定変速モードの何れの走行での燃料消費率が良いかに基づいて、無段変速モードと固定変速モードとのいずれかに選択的に切り換えられる車両用駆動装置の制御装置が記載されている。また、特許文献３には、ブレーキによって発電機を停止した非発電機モードとブレーキを解除した発電モードとに切換走行可能な構成を有するハイブリッド車両において、発電機回転数をゼロに近づけてからブレーキを係合することで、係合時ショックの軽減を図る技術が記載されている。

特開２００５−１６３９１２号公報 特開２００５−２４０９１７号公報 特開２００１−１７７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたハイブリッド車両の制御装置では、遷移領域において、固定変速モード領域から比較的遠い領域であっても、動作点を一定の傾きαで変化させている。そのため、傾きαの大きさによっては、遷移領域において燃費効率が悪化する恐れがある。

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、遷移領域において燃費効率の悪化を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課題とする。

本発明の１つの観点では、駆動力源を有し、無段変速モードと固定変速モードとの２つの間で変速モードを切り換え可能に構成されたハイブリッド車両に適用され、無段変速モード領域と固定変速モード領域とが設定された、アクセル開度及び車速によって規定されたマップ上において、車両動作点の位置に応じて、変速モードを切り換える制御手段を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、前記マップ上には、固定変速モード時の前記駆動力源の回転数たる固定変速モード時回転数に前記駆動力源の回転数を近づける遷移領域が前記固定変速モード領域に隣接して設定され、前記制御手段は、前記車両動作点が前記遷移領域に位置する場合において、前記車両動作点が前記固定変速モード領域に近づくほど、前記固定変速モード時回転数に対する前記駆動力源の回転数の近づける割合を大きくする。

上記のハイブリッド車両の制御装置は、駆動力源を有し、無段変速モードと固定変速モードとの２つの間で変速モードを切り換え可能に構成されたハイブリッド車両に好適に適用される。ハイブリッド車両の制御装置は、無段変速モード領域と固定変速モード領域とが設定された、アクセル開度及び車速によって規定されたマップ上において、車両動作点の位置に応じて、変速モードを切り換える制御手段を備える。前記マップ上には、固定変速モード時の駆動力源の回転数である固定変速モード時回転数に駆動力源の回転数を近づける遷移領域が固定変速モード領域に隣接して設定されている。制御手段は、車両動作点が遷移領域に位置する場合において、車両動作点が固定変速モード領域に近づくほど、固定変速モード時回転数に対する駆動力源の回転数の近づける割合を大きくする。これにより、ドライバビリティの低下を防ぐことができるとともに、エンジン効率悪化を抑制することができる。

上記のハイブリッド車両の制御装置の他の一態様は、前記ハイブリッド車両は、前記駆動力源たるエンジンと、モータジェネレータと、前記エンジン及び前記モータジェネレータが連結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駆動軸と、前記動力分配機構におけるいずれかの回転要素と連結され、前記回転要素を固定又は解放する係合機構と、を有し、前記制御手段は、前記係合機構により前記回転要素を固定又は解放することで、前記固定変速モードと前記無段変速モードとの間で変速モードを切り換える。ここで、固定変速モード時回転数は、係合機構と連結された回転要素の回転数が０となるときのエンジン回転数である。これにより、係合機構の係合によるショックを防ぐことができる。

上記のハイブリッド車両の制御装置の他の一態様は、前記制御手段は、前記固定変速モード時回転数に前記エンジン回転数を近づける際に、エンジン回転数とエンジントルクとによって規定されたマップ上において、エンジン動作点を等パワー線上に沿って移動させる。これにより、駆動力を一定に保持することができる。

駆動力源を有し、無段変速モードと固定変速モードとの２つの間で変速モードを切り換え可能に構成されたハイブリッド車両に適用され、無段変速モード領域と固定変速モード領域とが設定された、アクセル開度及び車速によって規定されたマップ上において、車両動作点の位置に応じて、変速モードを切り換える制御手段を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、前記マップ上には、固定変速モード時の前記駆動力源の回転数たる固定変速モード時回転数に前記駆動力源の回転数を近づける遷移領域が前記固定変速モード領域に隣接して設定され、前記制御手段は、前記車両動作点が前記遷移領域に位置する場合において、前記車両動作点が前記固定変速モード領域に近づくほど、前記固定変速モード時回転数に対する前記駆動力源の回転数の近づける割合を大きくする。これにより、ドライバビリティの低下を防ぐことができるとともに、エンジン効率悪化を抑制することができる。

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。

［装置構成］
図１に各実施形態に係る制御装置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。駆動力源に相当するエンジン１と第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の駆動軸３には、駆動軸３のトルク（駆動力）又はブレーキ力のアシストを行うための駆動力源である第２のモータジェネレータＭＧ２が連結されている。さらに、駆動軸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１参照）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。

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、ディーゼルエンジン、ガソリン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のエンジン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。従って、第１のモータジェネレータＭＧ１が本発明におけるモータジェネレータとして機能する。

第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動力又はブレーキ力を補助（アシスト）する装置である。駆動力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。従って、第２のモータジェネレータＭＧ２が本発明におけるアシストモータジェネレータとして機能する。

動力分配機構２０は、いわゆるシングルピニオン型の遊星歯車機構であり、リングギヤＲ１、キャリアＣ１、サンギヤＳ１、を備える。キャリアＣ１は、リングギヤＲ１とサンギヤＳ１との両方に噛み合っているピニオンギヤＣＰ１を保持している。

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Ｃ１に連結されている。第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１の一端は第１の遊星歯車機構のサンギヤＳ１に連結されている。リングギヤＲ１は駆動軸３に連結されている。

第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１の他端はロック機構７に連結されている。ロック機構７は、クラッチ７ａ、アクチュエータ７ｂ、を有する。クラッチ７ａは、互いに係合する１対の係合要素を有している。一方の係合要素はケースなどに固定され、他方の係合要素は第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１に連結されている。ロック機構７は、アクチュエータ７ｂを用いてクラッチ７ａを係合及び解放することが可能に構成されている。具体的には、アクチュエータ７ｂは、例えば油圧による押圧力によりクラッチ７ａを係合する。ロック機構７は、クラッチ７ａを係合することにより、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１を固定し、動力分配機構２０のサンギヤＳ１を固定する。また、ロック機構７は、クラッチ７ａの係合を解放することにより、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１を解放し、動力分配機構２０のサンギヤＳ１を解放する。つまり、クラッチ７ａは、動力分配機構２０のサンギヤＳ１を固定するブレーキとして機能する。ロック機構７は、ＥＣＵ５から送信された制御信号Ｓｉｇ５に基づいて、アクチュエータ７ｂを制御することにより、クラッチ７ａの係合／解放を制御する。

ロック機構７がクラッチ７ａを解放している状態では、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のエンジン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、ロック機構７がクラッチ７ａを係合している状態では、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１のエンジン回転数が駆動軸３の回転数より小さくなる状態）に固定され、固定変速モードが実現される。

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。

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により昇圧されてインバータ３１へ供給され、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。

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。

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Ｓｉｇ４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Ｓｉｇ４としてＥＣＵ４に供給される。具体的には、ＨＶバッテリ３３のバッテリ残存容量を示すＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）及びバッテリの入出力制限値などは制御信号Ｓｉｇ４としてＥＣＵ４に供給される。

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Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３を送受信することにより、それらを制御し、ロック機構７に制御信号Ｓｉｇ５を送信することにより、ロック機構７を制御する。例えば、ＥＣＵ４は、図示しないアクセルペダルからの制御信号に基づいて、アクセル開度を検出して要求駆動力を求め、駆動力が当該要求駆動力となるように、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を制御する。また、ＥＣＵ４は、図示しない車速センサからの検出信号に基づいて検出された車速と、図示しないクランク角センサからの検出信号に基づいて検出されたエンジン回転数とに基づいて、ロック機構７を制御する。従って、ＥＣＵ４は、本発明における制御手段として機能する。

次に、図２を参照して、無段変速モード及び固定変速モードにおけるハイブリッド車両の動作状態について説明する。図２は、無段変速モード及び固定変速モードにおける共線図の一例を示している。図２（ａ）、（ｂ）において、上下方向は回転数に対応しており、上方向が正回転に対応し、下方向が負回転に対応する。また、図２（ａ）、（ｂ）において、上方向に向かうトルクは正トルクに対応し、下方向に向かうトルクは負トルクに対応する。

図２（ａ）における直線Ａ１ａ、Ａ１ｂ、Ａ１ｃは無段変速モードにおける共線図の一例を示している。無段変速モードの場合には、エンジン１のエンジントルクＴＫＥに対応する反力トルクが、第１のモータジェネレータＭＧ１よりトルクＴＫ１として出力される。なお、ここで、図２（ａ）より分かるように、エンジントルクＴＫＥは正トルクとなっており、トルクＴＫ１は負トルクとなっている。また、トルクＴＫ２は、第２のモータジェネレータＭＧ２より出力されるトルクを示している。無段変速モードでは、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を増減変化させることにより、エンジン１のエンジン回転数を連続的に制御することが可能である。駆動軸３の回転数がＮ１であるとした場合において、例えば、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を白丸ｍ１、ｍ２、ｍ３と順次変化させた場合には、エンジン１のエンジン回転数は、白丸Ｎｅ１（＞Ｎ１）、Ｎｅ２（＝Ｎ１）、Ｎｅ３（＜Ｎ１）と順次変化する。つまり、エンジン１のエンジン回転数は、駆動軸３の回転数よりも高い値、等しい値及び低い値に順次変化する。このとき、第１のモータジェネレータＭＧ１は発電し、インバータ３１を介して、駆動軸３のアシストを行う第２のモータジェネレータＭＧ２に電力を供給する。つまり、無段変速モードでは、エンジン１からの出力は、動力分配機構２０を介して駆動軸３に直接伝達されるルートと、第１のモータジェネレータＭＧ１から駆動軸３のアシストを行う第２のモータジェネレータＭＧ２へ電気的に伝達されるルートと、の２つのルートで駆動軸３へ伝達される。

図２（ｂ）における直線Ａ２は固定変速モードにおける共線図の一例を示している。固定変速モードの場合には、ロック機構７が第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１を固定するとともにサンギヤＳ１を固定している状態となるため、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１のエンジン回転数Ｎｅ４が駆動軸３の回転数Ｎ１より小さくなる状態）に固定される。このとき、ロック機構７のクラッチ７ａが、エンジン１のエンジントルクに対応する反力トルクを受け持つこととなる。第１のモータジェネレータＭＧ１は発電機及び電動機のいずれとしても機能しないため、第１のモータジェネレータＭＧ１から第２のモータジェネレータＭＧ２へは電力が供給されない。従って、固定変速モードでは、エンジン１からの出力は、動力分配機構２０を介して駆動軸３に直接伝達されるルートでのみ、駆動軸３へ伝達される。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法について説明する。

図３は、車速及びアクセル開度で規定されたマップ上における車両の動作点（車両動作点）の移動の様子を示す図であり、縦軸がアクセル開度を示し、横軸が車速を示している。車両動作点は白丸で示されている。

図３に示すマップ上には、固定変速モード領域Ａｒｓと無段変速モード領域Ａｒｃとが設定されている。マップ上には、無段変速モード領域Ａｒｃ内に、固定変速モード領域Ａｒｓに隣接して遷移領域Ａｒｒが設定されている。

ＥＣＵ４は、図３に示した、車速及びアクセル開度と変速モードとの関係を示すマップ（変速モード判定マップ）をメモリなどに保持している。ＥＣＵ４は、変速モード判定マップを基に、無段変速モード領域Ａｒｃ又は固定変速モード領域Ａｒｓのいずれの領域に車両動作点が位置しているか否かを判定する。ＥＣＵ４は、固定変速モード領域Ａｒｓに車両動作点が位置すると判定した場合には、変速モードを固定変速モードに切り換える。一方、ＥＣＵ４は、無段変速モード領域Ａｒｃに車両動作点が位置すると判定した場合には、変速モードを無段変速モードに切り換える。なお、マップは、車速及びアクセル開度で規定されるとしているが、これに限られるものではなく、代わりに、車速及び駆動力で規定されるとしても良い。

矢印Ｗに示すように、車両動作点が無段変速モード領域Ａｒｃから固定変速モード領域Ａｒｓへと移動する場合、ＥＣＵ４は、無段変速モードから固定変速モードへと変速モードを切り換える制御を行う。無段変速モードから固定変速モードへと変速モードの切り換え制御が行われる場合、ＥＣＵ４は、クラッチ７ａの係合要素の回転数同期制御を行ってからクラッチ７ａを係合する。回転数同期制御としては、ＥＣＵ４は、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１に連結された係合要素の回転数を「０」にする。具体的には、ＥＣＵ４は、係合要素と連結された動力分配機構２０の回転要素の回転数、ここでは、サンギヤＳ１の回転数、即ち、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を「０」にする。このようにすることで、変速モード切り換えの際に、クラッチ７ａの係合によるショックの発生を防ぐことができる。

まず、一般的な変速モードの切り換え制御方法について図４を用いて説明する。図４は、一般的な変速モードの切り換え制御時における共線図の変化の様子を示している。

図４において、直線Ａｃ１、Ａｃ２は無段変速モードにおける共線図の一例である。具体的には、直線Ａｃ１は、第１のモータジェネレータＭＧ１が無段変速モードにおいて正回転となっているときの共線図であり、回転数Ｎ１はそのときの駆動軸３の回転数を示している。直線Ａｃ２は、第１のモータジェネレータＭＧ１が無段変速モードにおいて負回転となっているときの共線図であり、回転数Ｎ２はそのときの駆動軸３の回転数を示している。また、直線Ａｓ１、Ａｓ２は固定変速モードにおける共線図の一例である。

まず、第１のモータジェネレータＭＧ１が無段変速モードにおいて正回転となっている場合について説明する。この場合において、ＥＣＵ４は、車両動作点が固定変速モード領域Ａｒｓに移動したと判定すると、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を正回転方向の回転数ｍｃ１から回転数「０」となるように制御した後、クラッチ７ａを係合する。このとき、共線図は直線Ａｃ１から直線Ａｓ１へと変化し、エンジン回転数は、無段変速モード時のエンジン回転数Ｎｅｃ１から固定変速モード時のエンジン回転数Ｎｅｓ１へと変化する。なお、以下では、無段変速モード時のエンジン回転数を「無段変速モード時回転数」と称し、固定変速モード時のエンジン回転数を「固定変速モード時回転数」と称することとする。図４に示す例では、固定変速モード時回転数Ｎｅｓ１、Ｎｅｓ２は、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数が「０」となるときのエンジン回転数である。

次に、第１のモータジェネレータＭＧ１が無段変速モードにおいて負回転となっている場合について説明する。この場合において、ＥＣＵ４は、車両動作点が固定変速モード領域Ａｒｓに移動したと判定すると、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を負回転方向の回転数ｍｃ２から回転数「０」となるように制御した後、クラッチ７ａを係合する。このとき、共線図は直線Ａｃ２から直線Ａｓ２へと変化し、エンジン回転数は、無段変速モード時回転数Ｎｅｃ２から固定変速モード時回転数Ｎｅｓ２へと変化する。

このように、一般的な変速モード切り換え制御方法では、ＥＣＵ４は、車両動作点が固定変速モード領域Ａｒｓに移動したことを判定してから、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を「０」にしてクラッチ７ａを係合させる。この変速モード切り換え制御方法を用いた場合、車両動作点が固定変速モード領域Ａｒｓに位置している時間と比較して、変速モード切り換え制御にかかる時間の分だけ、クラッチ７ａが係合される時間が短くなり、燃費が悪化する恐れがある。また、ＥＣＵ４は、車両動作点が固定変速モード領域Ａｒｓに移動したことを判定してから、無段変速モード時回転数から固定変速モード時回転数へとエンジン回転数を急に大きく変化させるため、ドライバビリティの低下が発生する恐れがある。

そこで、第１実施形態に係る変速モード切り換え制御方法では、ＥＣＵ４は、図３に示した変速モード判定マップを基に、車両動作点が無段変速モード領域Ａｒｃから遷移領域Ａｒｒに移動したと判定した場合には、固定変速モード時回転数にエンジン回転数を一定の割合で近づけることとする。例えば、ＥＣＵ４は、無段変速モード時回転数と固定変速モード時回転数との差分を１００％として、車両動作点が無段変速モード領域Ａｒｃから遷移領域Ａｒｒに移動したときと、車両動作点が遷移領域Ａｒｒから固定変速モード領域Ａｒｓに移動したときとで、５０％ずつの割合でエンジン回転数を変化させることとする。

図５は、第１実施形態に係る変速モードの切り換え制御時における共線図の変化の様子を示している。図５において、直線Ａｒ１、Ａｒ２は、車両動作点が遷移領域Ａｒｒに位置する場合における共線図である。

まず、第１のモータジェネレータＭＧ１が無段変速モードにおいて正回転となっている場合について説明する。この場合において、ＥＣＵ４は、車両動作点が無段変速モード領域Ａｒｃから遷移領域Ａｒｒに移動したと判定すると、エンジン回転数を（Ｎｅｃ１−Ｎｅｓ１）×０．５０だけ低下させて無段変速モード時回転数Ｎｅｃ１から回転数Ｎｅｒ１へと変化させる。さらに、ＥＣＵ４は、車両動作点が遷移領域Ａｒｒから固定変速モード領域Ａｒｓに移動したと判定すると、ＥＣＵ４は、エンジン回転数を（Ｎｅｃ１−Ｎｅｓ１）×０．５０だけ低下させて回転数Ｎｅｒ１から固定変速モード時回転数Ｎｅｓ１へと変化させる。

次に、第１のモータジェネレータＭＧ１が無段変速モードにおいて負回転となっている場合について説明する。この場合において、ＥＣＵ４は、車両動作点が無段変速モード領域Ａｒｃから遷移領域Ａｒｒに移動したと判定すると、エンジン回転数を（Ｎｅｓ２−Ｎｅｃ２）×０．５０だけ上昇させて無段変速モード時回転数Ｎｅｃ２から回転数Ｎｅｒ２へと変化させる。さらに、ＥＣＵ４は、車両動作点が遷移領域Ａｒｒから固定変速モード領域Ａｒｓに移動したと判定すると、ＥＣＵ４は、エンジン回転数を（Ｎｅｓ２−Ｎｅｃ２）×０．５０だけ上昇させて回転数Ｎｅｒ２から固定変速モード時回転数Ｎｅｓ２へと変化させる。

図６は、先に述べた第１実施形態に係る、エンジントルクとエンジン回転数とで決まるエンジン１の動作点（エンジン動作点）の移動の様子を示す図であり、縦軸がエンジントルクを示し、横軸がエンジン回転数を示している。

図６には、無段変速モードでの動作線Ｌｃ（以下、「ＣＶＴ動作線」と称する）、固定変速モードでの動作線Ｌｓ、等パワー線Ｌｐ１、Ｌｐ２、等効率線Ｂ４が示されている。ＣＶＴ動作線Ｌｃは、例えば、燃費の向上の観点から最適となるように規定されている。無段変速モード時には、エンジン動作点はＣＶＴ動作線Ｌｃ上を移動し、固定変速モード時には、エンジン動作点は動作線Ｌｓ上を移動する。

図６において、ＣＶＴ動作線Ｌｃ上の点Ｐｅｃ１、Ｐｅｃ２はそれぞれ、エンジン回転数が無段変速モード時回転数Ｎｅｃ１、Ｎｅｃ２となるときのエンジン動作点である。また、動作線Ｌｓ上の点Ｐｅｓ１、Ｐｅｓ２はそれぞれ、エンジン回転数が固定変速モード時回転数Ｎｅｓ１、Ｎｅｓ２となるときのエンジン動作点である。また、点Ｐｅｒ１、点Ｐｅｒ２はそれぞれ、エンジン回転数が回転数Ｎｅｒ１、Ｎｅｒ２となるときのエンジン動作点である。

まず、第１のモータジェネレータＭＧ１が無段変速モードにおいて正回転となっている場合について説明する。この場合において、車両動作点が無段変速モード領域Ａｒｃから遷移領域Ａｒｒへと移動した場合には、ＥＣＵ４は、エンジン回転数を低下させて無段変速モード時回転数Ｎｅｃ１から回転数Ｎｅｒ１へと変化させる。このとき、ＥＣＵ４は、エンジン動作点が等パワー線Ｌｐ１上に沿って点Ｐｅｃ１から点Ｐｅｒ１へと移動するようにエンジン１の制御を行う。さらに、車両動作点が遷移領域Ａｒｒから固定変速モード領域Ａｒｓへと移動した場合には、ＥＣＵ４は、エンジン回転数をさらに低下させて回転数Ｎｅｒ１から固定変速モード時回転数Ｎｅｓ１へと変化させる。このとき、ＥＣＵ４は、エンジン動作点が等パワー線Ｌｐ１上に沿って点Ｐｅｒ１から点Ｐｅｓ１へと移動するようにエンジン１の制御を行う。このように、エンジン動作点が等パワー線上に沿って移動するようにエンジン１の制御を行うことにより、駆動力を一定に保持することができる。

次に、第１のモータジェネレータＭＧ１が無段変速モードにおいて負回転となっている場合について説明する。この場合において、車両動作点が無段変速モード領域Ａｒｃから遷移領域Ａｒｒへと移動した場合には、ＥＣＵ４は、エンジン回転数を上昇させて無段変速モード時回転数Ｎｅｃ２から回転数Ｎｅｒ２へと変化させる。このとき、ＥＣＵ４は、エンジン動作点が等パワー線Ｌｐ２上に沿って点Ｐｅｃ２から点Ｐｅｒ２へと移動するようにエンジン１の制御を行う。さらに、車両動作点が遷移領域Ａｒｒから固定変速モード領域Ａｒｓへと移動した場合には、ＥＣＵ４は、エンジン回転数をさらに上昇させて回転数Ｎｅｒ２から固定変速モード時回転数Ｎｅｓ２へと変化させる。このとき、ＥＣＵ４は、エンジン動作点が等パワー線Ｌｐ２上に沿って点Ｐｅｒ２から点Ｐｅｓ２へと移動するようにエンジン１の制御を行う。

つまり、第１実施形態に係る変速モード切り換え制御方法によれば、車両動作点が固定変速モード領域Ａｒｓに位置すると判定されたときには、既に、エンジン回転数は一定の割合だけ固定変速モード時のエンジン回転数に近づいていることとなる。従って、一般的な変速モード切り換え制御方法と比較して、第１実施形態に係る変速モード切り換え制御方法によれば、車両動作点が固定変速モード領域Ａｒｓに移動したと判定されてから第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を回転数「０」にするまでの時間を短くすることができ、クラッチ７ａが実際に係合される時間を長くすることができる。また、一般的な変速モード切り換え制御方法と比較して、第１実施形態に係る変速モード切り換え制御方法によれば、車両動作点が固定変速モード領域Ａｒｓに移動したと判定されてからのエンジン回転数の変化させるべき量を減らすことができ、ドライバビリティの低下を防ぐことができる。

［第２実施形態］
まず、本発明の第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法について説明する。

第１実施形態における図６を見ると分かるように、点Ｐｅｒ１、Ｐｅｒ２はそれぞれ、ＣＶＴ動作線Ｌｃ上の点Ｐｅｃ１、Ｐｅｃ２から離れている。つまり、車両動作点が無段変速モード領域Ａｒｃから遷移領域Ａｒｒへと移動すると、エンジン動作点はＣＶＴ動作線Ｌｃ上を離れることとなる。無段変速モード時では、エンジン動作点がＣＶＴ動作線Ｌｃから離れれば離れるほど、燃費は悪化する。

そこで、第２実施形態に係る変速モード切り換え制御方法では、ＥＣＵ４は、車両動作点が遷移領域に位置している場合において、車両動作点が固定変速モード領域Ａｒｓに近づくほど、固定変速モード時回転数に対するエンジン回転数の近づける割合を大きくすることとする。以下、図７〜９を用いて具体的に説明する。

図７は、車速及びアクセル開度で規定されたマップ上における車両動作点の移動の様子を示す図であり、縦軸がアクセル開度を示し、横軸が車速を示している。車両動作点は白丸で示されている。

図７に示すマップ上には、固定変速モード領域Ａｒｓと無段変速モード領域Ａｒｃとが設定されている。また、マップ上には、無段変速モード領域Ａｒｃ内に、固定変速モード領域Ａｒｓに隣接して遷移領域Ａｒｒが設定されている。遷移領域Ａｒｒは、遷移領域Ａｒｒ１、Ａｒｒ２、Ａｒｒ３より構成されている。矢印Ｗに示すように、車両動作点が無段変速モード領域Ａｒｃから固定変速モード領域Ａｒｓへと移動する場合、ＥＣＵ４は、車両動作点が遷移領域Ａｒｒ１、Ａｒｒ２、Ａｒｒ３へと移動するに従い、固定変速モード時回転数に対するエンジン回転数の近づける割合を大きくすることとする。

図８は、第２実施形態に係る変速モードの切り換え制御時における共線図の変化の様子を示している。図８において、直線Ａｒ１１、Ａｒ２１は、車両動作点が遷移領域Ａｒｒ１に位置する場合の共線図であり、直線Ａｒ１２、Ａｒ２２は、車両動作点が遷移領域Ａｒｒ２に位置する場合の共線図であり、直線Ａｒ１３、Ａｒ２３は、車両動作点が遷移領域Ａｒｒ３に位置する場合の共線図である。

車両動作点が遷移領域Ａｒｒ１、Ａｒｒ２、Ａｒｒ３へと移動するとそれぞれ、ＥＣＵ４は、エンジン回転数を割合ｆ１、ｆ２、ｆ３だけ変化させる。具体的には、ＥＣＵ４は、無段変速モード時回転数と固定変速モード時回転数との差分を１００％として、例えば、ｆ１を１０％、ｆ２を２０％、ｆ３を３０％として実際に変化させる回転数の変化量を決める。つまり、変化させる回転数の割合ｆ１、ｆ２、ｆ３は、ｆ３＞ｆ２＞ｆ１の関係を満たすように設定される。なお、残りの４０％は、車両動作点が遷移領域Ａｒｒ３から固定変速モード領域Ａｒｓへと移動したときに変化させるエンジン回転数の割合である。このように、第２実施形態では、車両動作点が固定変速モード領域Ａｒｓに近づくほど、固定変速モード時回転数に対するエンジン回転数の近づく割合が大きくなる。

一例として、ｆ１を１０％、ｆ２を２０％、ｆ３を３０％とした場合についてのエンジン回転数変化について説明する。

まず、第１のモータジェネレータＭＧ１が無段変速モードにおいて正回転となっている場合について説明する。この場合において、ＥＣＵ４は、車両動作点が無段変速モード領域Ａｒｃから遷移領域Ａｒｒ１へと移動したと判定すると、エンジン回転数を（Ｎｅｃ１−Ｎｅｓ１）×０．１０だけ低下させて無段変速モード時回転数Ｎｅｃ１から回転数Ｎｅｒ１１へと変化させる。ＥＣＵ４は、車両動作点が遷移領域Ａｒｒ１から遷移領域Ａｒｒ２へと移動したと判定すると、エンジン回転数を（Ｎｅｃ１−Ｎｅｓ１）×０．２０だけ低下させて回転数Ｎｅｒ１１から回転数Ｎｅｒ１２へと変化させる。ＥＣＵ４は、車両動作点が遷移領域Ａｒｒ２から遷移領域Ａｒｒ３へと移動したと判定すると、エンジン回転数を（Ｎｅｃ１−Ｎｅｓ１）×０．３０だけ低下させて回転数Ｎｅｒ１２から回転数Ｎｅｒ１３へと変化させる。ＥＣＵ４は、車両動作点が遷移領域Ａｒｒ３から固定変速モード領域Ａｒｓに移動したと判定すると、エンジン回転数を（Ｎｅｃ１−Ｎｅｓ１）×０．４０だけ低下させて回転数Ｎｅｒ１３から固定変速モード時回転数Ｎｅｓ１へと変化させる。

次に、第１のモータジェネレータＭＧ１が無段変速モードにおいて負回転となっている場合について説明する。この場合において、ＥＣＵ４は、車両動作点が無段変速モード領域Ａｒｃから遷移領域Ａｒｒ１へと移動したと判定すると、エンジン回転数を（Ｎｅｓ２−Ｎｅｃ２）×０．１０だけ上昇させて無段変速モード時回転数Ｎｅｃ２から回転数Ｎｅｒ２１へと変化させる。ＥＣＵ４は、車両動作点が遷移領域Ａｒｒ１から遷移領域Ａｒｒ２へと移動したと判定すると、エンジン回転数を（Ｎｅｓ２−Ｎｅｃ２）×０．２０だけ上昇させて回転数Ｎｅｒ２１から回転数Ｎｅｒ２２へと変化させる。ＥＣＵ４は、車両動作点が遷移領域Ａｒｒ２から遷移領域Ａｒｒ３へと移動したと判定すると、エンジン回転数を（Ｎｅｓ２−Ｎｅｃ２）×０．３０だけ上昇させて回転数Ｎｅｒ２２から回転数Ｎｅｒ２３へと変化させる。ＥＣＵ４は、車両動作点が遷移領域Ａｒｒ３から固定変速モード領域Ａｒｓに移動したと判定すると、エンジン回転数を（Ｎｅｓ２−Ｎｅｃ２）×０．４０だけ上昇させて回転数Ｎｅｒ２３から固定変速モード時回転数Ｎｅｓ２へと変化させる。

図９は、図６と同様、エンジントルクとエンジン回転数とで決まるエンジン動作点の移動の様子を示す図である。図９において、点Ｐｅｒ１１、Ｐｅｒ１２、Ｐｅｒ１３はそれぞれ、エンジン回転数が回転数Ｎｅｒ１１、Ｎｅｒ１２、Ｎｅｒ１３となるときのエンジン動作点である。また、点Ｐｅｒ２１、Ｐｅｒ２２、Ｐｅｒ２３はそれぞれ、エンジン回転数が回転数Ｎｅｒ２１、Ｎｅｒ２２、Ｎｅｒ２３となるときのエンジン動作点である。

まず、第１のモータジェネレータＭＧ１が無段変速モードにおいて正回転となっている場合について説明する。この場合において、車両動作点が無段変速モード領域Ａｒｃから遷移領域Ａｒｒ１、Ａｒｒ２、Ａｒｒ３を経て固定変速モード領域Ａｒｓへと移動した場合には、先に述べたように、ＥＣＵ４は、エンジン回転数を、無段変速モード時回転数Ｎｅｃ１から、回転数Ｎｅｒ１１、Ｎｅｒ１２、Ｎｅｒ１３へと順に変化させ、固定変速モード時回転数Ｎｅｓ１へと変化させる。このとき、ＥＣＵ４は、エンジン動作点が等パワー線Ｌｐ１上に沿って、点Ｐｅｃ１から点Ｐｅｒ１１、Ｐｅｒ１２、Ｐｅｒ１３を経て、点Ｐｅｓ１へと移動するようにエンジン１の制御を行う。このように、エンジン動作点が等パワー線上に沿って移動するようにエンジン１の制御を行うとすることにより、駆動力を一定に保持することができる。

次に、第１のモータジェネレータＭＧ１が無段変速モードにおいて負回転となっている場合について説明する。この場合において、車両動作点が無段変速モード領域Ａｒｃから遷移領域Ａｒｒ１、Ａｒｒ２、Ａｒｒ３を経て固定変速モード領域Ａｒｓへと移動する場合には、先に述べたように、ＥＣＵ４は、エンジン回転数を、無段変速モード時回転数Ｎｅｃ２から、回転数Ｎｅｒ２１、Ｎｅｒ２２、Ｎｅｒ２３へと順に変化させた後、固定変速モード時回転数Ｎｅｓ２へと変化させる。このとき、ＥＣＵ４は、エンジン動作点が等パワー線Ｌｐ２上に沿って、点Ｐｅｃ２から点Ｐｅｒ２１、Ｐｅｒ２２、Ｐｅｒ２３を経て、点Ｐｅｓ２へと移動するようにエンジン１の制御を行う。

以上に述べたように、第２実施形態に係る変速モード切り換え制御方法では、ＥＣＵ４は、車両動作点が固定変速モード領域Ａｒｓに近づくほど、固定変速モード時回転数に対するエンジン回転数の近づける割合を大きくしている。逆に言うと、車両動作点が無段変速モード領域Ａｒｃに近づくほど、ＥＣＵ４は、固定変速モード時回転数に対するエンジン回転数の近づける割合を小さくしている。これにより、車両動作点が無段変速モード領域Ａｒｃに近づくほど、エンジン動作点はＣＶＴ動作線Ｌｃに近づくこととなる。例えば、第１実施形態で述べた、車両動作点が遷移領域Ａｒｒに位置する場合のエンジン動作点Ｐｅｒ１、Ｐｅｒ２と比較して（図６参照）、車両動作点が遷移領域Ａｒｒ１に位置する場合におけるエンジン動作点Ｐｅｒ１１、Ｐｅｒ２１（図９参照）はＣＶＴ動作線Ｌｃにより近くなっている。従って、第２実施形態に係る変速モード切り換え制御方法によれば、第１実施形態に係る変速モード切り換え制御方法と比較して、エンジン効率悪化を抑制することができる。

つまり、第２実施形態に係る変速モード切り換え制御方法によれば、第１実施形態に係る変速モード切り換え制御方法による効果、即ち、クラッチ７ａが実際に係合される時間を長くすることができ、かつ、ドライバビリティの低下を防ぐことができるという効果に加えて、エンジン効率悪化をも抑制することができる。

［変形例］
上述の各実施形態では、動力分配機構２０は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であるとしているがこれに限られない。代わりに、ダブルピニオン型の遊星歯車機構であるとしてもよい。即ち、キャリアＣ１は、リングギヤＲ１とサンギヤＳ１との両方に噛み合っているピニオンギヤＣＰ１を保持する代わりに、サンギヤＳ１と噛み合うように構成されたインナーピニオンギヤと、当該インナーピニオンギヤ及びリングギヤＲ１と噛み合うように構成されたアウターピニオンギヤと、を保持するとしても良い。また、ピニオンギヤＣＰ１としては、段差付きのピニオンギヤであるとしても良い。

また、本発明を適用することが可能なハイブリッド車両の機構としては、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータをロックすることにより、即ち、サンギヤＳ１を固定することにより固定変速モードを実現するものには限られない。代わりに、動力分配機構２０の回転要素のうち、サンギヤＳ１以外のいずれか一つをブレーキにより固定することで固定変速モードを実現する機構であっても、本発明を適用することが可能である。

各実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図である。 無段変速モード及び固定変速モードにおける共線図の一例を示す図である。 第１実施形態に係る車両動作点の移動の様子を示す図である。 無段変速モードから固定変速モードへ移るときの共線図の変化の一例を示す図である。 第１実施形態に係る無段変速モードから固定変速モードへ変化するときの共線図の変化の一例を示す図である。 第１実施形態に係る無段変速モードから固定変速モードへ変化するときのエンジン動作点の移動を示す図である。 第２実施形態に係る車両動作点の移動の様子を示す図である。 第２実施形態に係る無段変速モードから固定変速モードへ変化するときの共線図の変化の一例を示す図である。 第２実施形態に係る無段変速モードから固定変速モードへ変化するときのエンジン動作点の移動を示す図である。

符号の説明

ＭＧ１、ＭＧ２ モータジェネレータ
１ エンジン
７ ロック機構
２０ 動力分配機構
４ ＥＣＵ

Claims (3)

1. 駆動力源を有し、無段変速モードと固定変速モードとの２つの間で変速モードを切り換え可能に構成されたハイブリッド車両に適用され、無段変速モード領域と固定変速モード領域とが設定された、アクセル開度及び車速によって規定されたマップ上において、車両動作点の位置に応じて、変速モードを切り換える制御手段を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記マップ上には、固定変速モード時の前記駆動力源の回転数たる固定変速モード時回転数に前記駆動力源の回転数を近づける遷移領域が前記固定変速モード領域に隣接して設定され、
   前記制御手段は、前記車両動作点が前記遷移領域に位置する場合において、前記車両動作点が前記固定変速モード領域に近づくほど、前記固定変速モード時回転数に対する前記駆動力源の回転数の近づける割合を大きくすることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記ハイブリッド車両は、前記駆動力源たるエンジンと、モータジェネレータと、前記エンジン及び前記モータジェネレータが連結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駆動軸と、前記動力分配機構におけるいずれかの回転要素と連結され、前記回転要素を固定又は解放する係合機構と、を有し、
   前記制御手段は、前記係合機構により前記回転要素を固定又は解放することで、前記固定変速モードと前記無段変速モードとの間で変速モードを切り換え、
   前記固定変速モード時回転数は、前記係合機構と連結された回転要素の回転数が０となるときのエンジン回転数であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記制御手段は、前記固定変速モード時回転数に前記エンジン回転数を近づける際に、エンジン回転数とエンジントルクとによって規定されたマップ上において、エンジン動作点を等パワー線上に沿って移動させることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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