JP6277942B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンとモータ・ジェネレータとが差動機構に連結されたハイブリッド車両に適用される制御装置に関する。

ハイブリッド車両として、差動機構の一回転要素をロックした状態の固定変速モードから、そのロックを解放することによって電気的な無段変速モードへ切り替え可能なものが広く知られている。このようなハイブリッド車両に適用される制御装置として、固定変速モードから無段変速モードへ切り替える際に、エンジントルクの推定値を利用してモータ・ジェネレータのモータトルクを制御する装置が知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献２が存在する。

特開２０１１−２５７４２号公報 特開２００９−９６２８４号公報

特許文献１に開示されたハイブリッド車両には、差動機構に連結される第１モータ・ジェネレータに加えて出力軸にトルク伝達可能な第２モータ・ジェネレータが設けられている。このようなハイブリッド車両の場合は、第２モータ・ジェネレータによって駆動力又はブレーキ力を補助することにより、車両に要求される要求トルクとエンジントルクとの過不足を補償することが一般的である。その際には、第１モータ・ジェネレータのモータトルクに基づいてエンジントルクを推定し、その推定値を利用して、補助に必要なモータトルクが第２モータ・ジェネレータから出力されるよう制御する。

特許文献１の制御装置は、変速モードの切り替え前には、第２モータ・ジェネレータのトルク補償制御に用いるエンジントルクを、要求エンジントルク及びエンジン回転数に基づいて推定している。そのため、切り替え前の固定変速モード時のエンジントルクの推定精度は、第１モータ・ジェネレータのモータトルクに基づいて推定する無段変速モード時のエンジントルクの推定精度と比べて低い場合がある。このため、変速モードの切り替え前の固定変速モード時にエンジントルクの推定値に基づく出力トルクと実際値とが乖離している場合には、無段変速モードへの切り替え後に直ちに実際値に近い出力トルクが出力される結果、出力トルクが短時間に変動し、その出力トルクの変動によってユーザが変速ショックとして体感するおそれがある。

そこで、本発明は、変速モードの切り替え時にユーザが体感する変速ショックを抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、第１モータ・ジェネレータと、駆動輪にトルクを伝達するための出力部と、前記エンジンが出力するエンジントルクを、互いに差動回転可能な複数の回転要素を利用して前記第１モータ・ジェネレータと前記出力部とに分配する差動機構と、前記出力部との間で動力伝達可能な状態で設けられた第２モータ・ジェネレータと、前記差動機構のいずれかの前記回転要素を固定可能なロック機構とを備えたハイブリッド車両に適用される制御装置において、前記ロック機構により前記回転要素を解放して、前記エンジントルクに対応する反力トルクを前記第１モータ・ジェネレータより出力させる無段変速モードと、前記ロック機構にて前記回転要素を固定して前記反力トルクを前記ロック機構に受け持たせる固定変速モードとの間で変速モードを切り替える切替制御手段と、前記固定変速モードの際に要求エンジントルク及びエンジン回転数に基づいてエンジントルクを推定し、その推定結果に基づいて前記車両から出力される出力トルクが前記車両に出力要求される要求トルクとなるように前記第２モータ・ジェネレータを制御する第１のトルク補償制御を実施し、かつ前記無段変速モードの際に前記第１モータ・ジェネレータのモータトルクに基づいて前記エンジントルクを推定し、その推定結果に基づいて前記車両から出力される出力トルクが前記車両に出力要求される要求トルクとなるように前記第２モータ・ジェネレータを制御する第２のトルク補償制御を実施するトルク補償制御手段と、備え、前記トルク補償制御手段は、前記固定変速モードから前記無段変速モードに前記変速モードが切り替わる際に、前記第１のトルク補償制御の実施を継続する一方で前記第２のトルク補償制御の実施を前記固定変速モードから前記無段変速モードへ切り替わる完了時点を超える所定時間制限し、前記変速モードが前記無段変速モードに切り替わった後の前記所定時間経過後に前記第１のトルク補償制御の実施から前記第２のトルク補償制御の実施に変更して所定の変化率で前記要求トルクが得られるように前記第２モータ・ジェネレータを制御するものである。

この制御装置によれば、固定変速モードから無段変速モードに切り替わる際に、第１モータ・ジェネレータのモータトルクに基づいて推定されたエンジントルクを利用したトルク補償制御の実施が所定時間制限される。そのため、仮に変速モードの切り替え前の固定変速モード時にエンジントルクの推定値に基づく出力トルクと実際値とが乖離している場合でも、第１モータ・ジェネレータのモータトルクに基づくエンジントルクの推定値を利用して求められた出力トルクが出力されるまでに所定時間の余裕が与えられる。これにより、変速モードの切り替え時に短時間に出力変動が生じ難くなるので、変速モードの切り替え時にユーザが体感する変速ショックを抑制できる。また、無段変速モードに切り替わった後に所定の変化率で要求トルクが得られるように制御されるので、その変化率を例えば状況に応じて変化させることにより、変速ショックの抑制効果を更に向上させることも可能である。

本発明の一形態に係る制御装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成を示した図。 自動変速機の作動係合表を示した図。 図１の車両の各要素の共線図（速度線図）を示した図。 エンジンの全体構成図。 図１の車両の制御系を示したブロック図。 エンジンの動作点及び運転領域を説明する説明図。 変速モードの切り替えに用いる運転領域を示した説明図。 本形態の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 本形態の制御概要を模式的に示した図。 制御結果の一例を示したタイミングチャート。 制御結果の他の一例を示したタイミングチャート。

図１に示すように、車両１はエンジン２及び２つのモータ・ジェネレータ３、４が走行用動力源として設けられたいわゆるハイブリッド車両として構成されている。エンジン２の詳細は後述する。エンジン２、第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４は差動機構としての動力分割機構５に連結されている。動力分割機構５はシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されており、外歯歯車のサンギアＳｎと、内歯歯車のリングギアＲｉと、これらのギアＳｎ、Ｒｉに噛みあうピニオンＰを自転かつ公転自在に支持するキャリアＣｒとを備えている。サンギアＳｎには第１モータ・ジェネレータ３が、リングギアＲｉには第２モータ・ジェネレータ４が、キャリアＣｒにはエンジン２の出力軸２ａがそれぞれ連結されている。周知のように、動力分割機構５の各回転要素Ｓｎ、Ｒｉ、Ｃｒは互いに差動回転可能であり、本発明に係る複数の回転要素に相当する。

車両１には、第１モータ・ジェネレータ３に連結された動力分割機構５のサンギアＳｎを固定可能なロック機構８が設けられている。ロック機構８はブレーキＢ０を備えている。ロック機構８に設けられたブレーキＢ０の係合及び解放を切り替えることにより、サンギアＳｎが固定された固定変速モードと、サンギアＳｎが解放された無段変速モードとの間で車両１の変速モードを切り替えることができる。

無段変速モードは、第１モータ・ジェネレータ３が連結されたサンギアＳｎをロック機構８によって解放して、エンジン２のエンジントルクに対応する反力トルクを第１モータ・ジェネレータ３より出力させる変速モードである。つまり、無段変速モードは、動力分割機構５による差動作用を許容してエンジントルクの一部を第１モータ・ジェネレータ３に分配し、その一回転要素であるサンギアＳｎに連結された第１モータ・ジェネレータ３のモータトルク及び回転数を電気的に制御することにより、出力部である中間軸１５の回転数に対するエンジン回転数の割合である変速比を無段階で変更可能な変速モードである。一方、固定変速モードは、第１モータ・ジェネレータ３が連結されたサンギアＳｎを、ロック機構８によって固定して、エンジン２の反力トルクをロック機構８に受け持たせる変速モードである。つまり、固定変速モードは、動力分割機構５による差動作用を阻止することにより第１モータ・ジェネレータ３へのエンジントルクの分配を制限し、動力分割機構５に予め設定された変速比にてエンジン２の回転数を変速する変速モードである。

また、動力分割機構５のリングギアＲｉとキャリアＣｒとの間には直結クラッチＣ０が設けられている。車両１は、この直結クラッチＣ０を係合させることにより、エンジン回転数を変速することなく出力部である中間軸１５にエンジントルクを伝達する直結モードにも変速モードを切り替えることができる。この直結モードも変速比が１に固定されるので直結モードは固定変速モードの一種であるともいえる。

第２モータ・ジェネレータ４よりも駆動輪側の動力伝達経路には変速機構としての自動変速機１０が設けられている。自動変速機１０は２つの入力軸１１、１２を有する。これらの入力軸１１、１２と、リングギアＲｉと一体回転する中間軸１５との間には２つのクラッチＣ１、Ｃ２が設けられている。これらのクラッチＣ１、Ｃ２を適宜操作することにより、２つの入力軸１１、１２のなかから一の入力軸を中間軸１５と選択的に連結させることができる。自動変速機１０は、二組の遊星歯車機構２１、２２が組み合わされるとともに、２つのブレーキＢ１、Ｂ２と一方向クラッチＦ１とが設けられることにより構成されている。二組の遊星歯車機構２１、２２は、一方のキャリアＣｒ１と他方のリングギアＲｉ２とが連結されるとともに、一方のリングギアＲｉ１と他方のキャリアＣｒ２とが連結されることによって互いに組み合わされている。第１入力軸１１はサンギアＳｎ２に、第２入力軸１２はキャリアＣｒ１にそれぞれ連結されている。キャリアＣｒ２は出力軸２３に連結される。互いに連結されたキャリアＣｒ１及びリングギアＲｉ２には一方向の回転のみ許容するワンウエイクラッチＦ１が設けられている。なお、自動変速機１０には、リバース用クラッチＣ３が中間軸１５と一方のサンギアＳｎ１との間に設けられており、そのクラッチＣ３を操作することにより車両１の後退走行を実現する。

車両１は、ロック機構８のブレーキＢ０の操作状態と、直結ロック用クラッチＣ０の操作状態と、自動変速機１０のクラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３及びブレーキＢ１、Ｂ２の各操作状態とを、不図示の油圧装置によって適宜変化させることにより、図２の作動係合表に示したように無段変速モード及び固定変速モードの各変速モード並びに直結モードのそれぞれで、前進４速及び後退１速からなる複数の変速段のなかから一の変速段を選択できる。図２の「Ｎ」はニュートラルを意味し、図２の「○」はクラッチ又はブレーキの係合状態を意味する。なお、図２において、固定変速モード及び直結モードのそれぞれで実現される各変速段の操作状態は無段変速モードの場合と同じであるので、各要素の操作状態の図示を省略した。自動変速機１０の第１速〜第４速の各変速段及び後退段が選択された場合の車両１の各要素の共線図（速度線図）は図３に示した通りである。なお、図３の「Ｅｎｇ」は内燃機関２を、「ＭＧ１」は第１モータ・ジェネレータ３を、「ＭＧ２」は第２モータ・ジェネレータ４を、「Ｉｎ１」は第１入力軸１１を、「Ｉｎ２」は第２入力軸１２を、「Ｏｕｔ」は出力軸２３をそれぞれ意味する。

図４に示すように、エンジン２は４つの気筒２５が一方向に並べられた直列４気筒型の火花点火内燃機関として構成されている。エンジン２はいわゆるリーンバーンエンジンとして構成されていて、リーン燃焼とストイキ燃焼との間で運転モードを切り替えることができる。リーン燃焼は、理論空燃比よりもリーン側に設定された空燃比を目標とする運転モードである。ストイキ燃焼は、リーン燃焼の空燃比よりもリッチ側の理論空燃比又はその近辺の空燃比を目標とする運転モードである。リーン燃焼からストイキ燃焼への切り替えは吸入空気量の応答遅れを考慮して燃料噴射量の一時的な増量によって実施される。

エンジン２には、排気エネルギーを利用して過給するターボチャージャ３５が設けられている。吸気通路２６には、ターボチャージャ３５のコンプレッサ３５ａが設けられている。コンプレッサ３５ａよりも上流の吸気通路２６には、吸入空気量を調整できるスロットル弁３６が設けられている。スロットル弁３６よりも上流の吸気通路２６には、吸入空気量に応じた信号を出力するエアフローメータ３７が設けられている。コンプレッサ３５ａよりも下流の吸気通路２６には、コンプレッサ３５ａで加圧された吸気を冷却するためのインタークーラ３８が設けられている。

排気通路２７には、ターボチャージャ３５のタービン３５ｂが設けられている。また、排気通路２７には、タービン３５ｂより上流の排気をタービン３５ｂよりも下流にバイパスするウェイストゲートバルブ機構３９が設けられている。ウェイストゲートバルブ機構３９には、タービン３５ｂに導かれる排気の流量を調整可能なウェイストゲートバルブ４０が設けられている。そのため、ウェイストゲートバルブ４０の開度を制御することによりタービン３５ｂに流入する排気流量が調整される結果、エンジン２の過給圧が調整される。タービン３５ｂ又はウェイストゲートバルブ４０を通った排気は、スタートコンバータ４１及び後処理装置４２で有害物質が除去されてから大気に放出される。

エンジン２には、排気通路２７から排気の一部を取り出して吸気通路２６にＥＧＲガスとして再循環させるＥＧＲ装置４５が設けられている。ＥＧＲ装置４５は、排気通路２７から排気の一部をＥＧＲガスとして取り出して吸気通路２６に導くＥＧＲ通路４６と、ＥＧＲ通路４６を流れるＥＧＲガスの流量を調整できるＥＧＲ弁４７と、ＥＧＲ通路４６を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ４８とを備えている。ＥＧＲ通路４６は、スタートコンバータ４１と後処理装置４２との間の排気通路２７と、コンプレッサ３５ａとスロットル弁３６との間の吸気通路２６とを接続している。

図５に示すように、車両１の各部の制御はコンピュータとして構成され機能別に設けられた各種の電子制御装置（ＥＣＵ）５０、７０、７１にて制御される。ＨＶＥＣＵ５０、ＭＧＥＣＵ７０及びエンジンＥＣＵ７１は相互に情報交換可能な状態で電気的に接続されている。

主要なコンピュータとして設けられたＨＶＥＣＵ５０には各種のセンサからの信号が入力される。例えば、ＨＶＥＣＵ５０には、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ５１、不図示のアクセルペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するアクセル開度センサ５２、第１モータ・ジェネレータ３の回転速度に応じた信号を出力する第１ＭＧ回転数センサ５３、第２モータ・ジェネレータ４の回転速度に応じた信号を出力する第２ＭＧ回転数センサ５４、自動変速機１０の出力軸２３の回転速度に応じた信号を出力する出力軸回転数センサ５５、及び不図示のバッテリの蓄電率に応じた信号を出力するＳＯＣセンサ５６等の出力信号が入力される。

ＨＶＥＣＵ５０は、第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４に発生させるトルクを算出し、発生させるトルクについてＭＧＥＣＵ７０に指令を出力する。また、ＨＶＥＣＵ５０は、エンジン２の運転条件を決定し、エンジン２の運転条件についてエンジンＥＣＵ７１に指令を出力する。さらに、ＨＶＥＣＵ５０は、所定のシフトスケジュール又は運転者によるシフトチェンジ要求等に応じた変速段が実現できるように自動変速機１０のクラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３及びブレーキＢ１、Ｂ２を制御する。ＭＧＥＣＵ７０は、ＨＶＥＣＵ５０から入力された指令に基づき、第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４に発生させるトルクに対応した電流を算出し、第１モータ・ジェネレータ３及び第２モータ・ジェネレータ４に電流を出力する。エンジンＥＣＵ７１は、ＨＶＥＣＵ５０から入力された指令に基づき、スロットル弁３６、点火プラグ３１、ＥＧＲバルブ４７、及びウェイストゲートバルブ４０等のエンジン２の各部に対して各種の制御を行う。

ＨＶＥＣＵ５０は、アクセル開度センサ５２の出力信号と車速センサ５１の出力信号とを参照して運転者が車両１に対して要求する要求駆動力（パワー）を計算し、その要求駆動力に対するシステム効率が最適となるように各種のモードを切り替えながら車両１を制御する。例えば、エンジン２の熱効率が低下する低負荷領域ではエンジン２の燃焼を停止して第２モータ・ジェネレータ４を駆動するＥＶ走行モードが選択される。一方、ＥＶ走行モードを選択すべき運転領域でない場合は、エンジン２とともに第２モータ・ジェネレータ４等を作動させるハイブリッド走行モードが選択される。

ハイブリッド走行モードが選択された場合、通常は無段変速モードが実施されて、図６に矢印で示したようにエンジン２の動作点は最適燃費線Ｌに沿って移動するように第１モータ・ジェネレータ３のモータトルク等が制御される。エンジン２の動作点はエンジン回転数とエンジントルクとで定義されたものであり、最適燃費線Ｌはエンジン２の熱効率が最適となるようにあらかじめ設定されたものである。本形態のエンジン２は過給機付きのリーンバーンエンジンとして構成されている。このため、エンジン２の運転モードとしては、図６に示した運転領域に従って、自然吸気ストイキ燃焼、自然吸気リーン燃焼、過給ストイキ燃焼、及び過給リーン燃焼のいずれかの運転モードが選択される。

もっとも、高速定常走行時等のように電気パス量が大きい領域では無段変速モードを維持すると動力循環に陥って効率が悪化するため、ＨＶＥＣＵ５０は変速モードを無段変速モードから固定変速モードに切り替えて効率悪化を抑制する。例えば、図７に示すように、ＨＶＥＣＵ５０は横軸を車速、縦軸を駆動力とした運転領域に設定された領域ＡＲ１及び領域ＡＲ２に従って変速モードを切り替える。領域ＡＲ１は無段変速モードを実施すべき領域として、領域ＡＲ２は固定変速モードを実施すべき領域としてそれぞれ設定されている。これにより、ＨＶＥＣＵ５０は本発明に係る切替制御手段として機能する。さらに、高負荷運転時等のように要求駆動力が大きく各モータ・ジェネレータ３、４の出力を抑制したい場合、例えばモータトルクの制限時、バッテリ使用制限時の場合等には、上述した直結モードに切り替えて駆動力を確保する。

また、ハイブリッド走行モード時において、車両１から出力される出力トルクが不足する場合や車両１に出力要求される要求トルクに対してエンジントルクが過剰となる場合には、ＨＶＥＣＵ５０は出力トルクと要求トルクとの過不足を補償して出力トルクが要求トルクとなるように第２モータ・ジェネレータ４を制御するトルク補償制御を実施する。出力トルクが要求トルクに対して不足する場合は第２モータ・ジェネレータ４から正トルクを出力させて、つまり第２モータ・ジェネレータ４を力行してトルク不足を補う。一方、出力トルクが要求トルクに対して過剰となる場合、例えば減速時等の場合には、第２モータ・ジェネレータ４から負トルクを出力させて、つまり第２モータ・ジェネレータ４を回生してエンジントルクの余剰分を吸収する。なお、回生の場合にはエンジントルクの余剰分を吸収する他にもブレーキ力を補うことも行われる。

無段変速モード時には、エンジン２に対応する反力トルクが第１モータ・ジェネレータ３から出力されるので、第１モータ・ジェネレータ３のモータトルクからエンジントルクを正確に推定できる。そこで、ＨＶＥＣＵ５０は、このように推定したエンジントルクの推定値に基づいて第２モータ・ジェネレータ４のモータトルクを算出してトルク補償制御を実施する。すなわち、ＨＶＥＣＵ５０は本発明に係るトルク補償制御手段として機能する。

一方、固定変速モードの場合は、ロック機構８によってサンギアＳｎが固定されていて第１モータ・ジェネレータ４が作動していないので無段変速モード時と同じ方法でエンジントルクを推定できない。そのため、ＨＶＥＣＵ５０は、固定変速モード時には要求エンジントルク及びエンジン回転数に基づいてエンジントルクを推定し、その推定結果に基づいて第２モータ・ジェネレータ４から出力させるべきモータトルクを算出してトルク補償制御を実施する。この場合は、要求エンジントルク及びエンジン回転数に基づいてエンジントルクを推定するので、第１モータ・ジェネレータ４のトルクに基づいた推定よりも推定精度が低下することは否めない。

本形態は、このようにトルク補償制御の内容が変化する固定変速モードから無段変速モードへ変速モードが切り替わる場合にＨＶＥＣＵ５０が実施する制御内容に特徴がある。以下、ＨＶＥＣＵ５０が本発明に関連して実施する制御ルーチンを、図８を参照しながら詳細に説明する。

図８の制御ルーチンのプログラムはＨＶＥＣＵ５０に記憶されており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ１において、ＨＶＥＣＵ５０は車両１の変速モードが固定変速モードか否かを判定する。この処理において、固定変速モードから無段変速モードへの切り替え要求に応じて固定変速モードから無段変速モードへの切り替えが開始された場合には否定判定される。

固定変速モードの場合はステップＳ４に進み、ＨＶＥＣＵ５０は、固定変速モード時に実施する上述した方法、すなわち要求エンジントルクとエンジン回転数とに基づいてエンジントルクを推定し、その推定結果に基づいて第２モータ・ジェネレータ４のモータトルクを算出してトルク補償制御を実施する。第２モータ・ジェネレータ４のモータトルクをＴｍｇ２、固定変速モード時のモータトルクをＴｍｆとするとＴｍｇ２＝Ｔｍｆとなる。

一方、無段変速モードの場合はステップＳ２に進み、ＨＶＥＣＵ５０は、固定変速モードから無段変速モードへの切り替わりの開始時点を起点として、その起点から所定時間ａ経過したか否かを判定する。この起点は、本形態ではロック機構８のブレーキＢ０が係合状態から解放状態へ向かって操作が開始された時点である。所定時間ａは、固定変速モードから無段変速モードへの切り替わりの完了時点（すなわちブレーキＢ０のトルクがゼロとなってサンギアＳｎが完全に解放された時点）を十分に超える時間として予め設定されている。したがって、上記起点から所定時間ａまで経過すると、固定変速モードから無段変速モードへ変速モードへの変速モードの切り替わりが既に終了していることになる。

上記起点からの経過時間が所定時間ａに満たない場合（Ｎｏ）、ＨＶＥＣＵ５０はステップＳ４に進んで上述した固定変速モード時のトルク補償制御を実施する。したがって、固定変速モードから無段変速モードへの切り替わりが完了してもなお所定時間ａに満たない場合には、固定変速モード時のトルク補償制御が継続される一方で、第１モータ・ジェネレータ３のモータトルクに基づいて推定されたエンジントルクを利用した無段変速モード時におけるトルク補償制御の実施が制限される。

一方、上記起点から所定時間ａ経過した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ３に進み、ＨＶＥＣＵ５０は制限されていた無段変速モード時のトルク補償制御を実施する。この場合、ＨＶＥＣＵ５０は、車両１に対して出力要求される要求トルクが所定の変化率αで得られるように第２モータ・ジェネレータ４を制御する（図１０及び図１１参照）。

この要求トルクは車両１の出力トルクの目標値である。要求トルクは、無段変速モード時のトルク補償制御では第１モータ・ジェネレータ３のモータトルクに基づいて推定されたエンジントルクの推定値を基礎として算出される。すなわち、要求トルクをＴｄ、エンジントルクの推定値をＴｅｇ、第２モータ・ジェネレータ４のモータトルクをＴｍｇ２とした場合、次式１が成立する。

Ｔｄ＝Ｔｅｇ＋Ｔｍｇ２ …１

そして、無段変速モード時のモータトルクをＴｍｃ、車両１に対する要求トルクを達成可能なモータトルクの目標値までの変化量をΔｘとした場合、次式２が成立する。

Ｔｍｇ２＝Ｔｍｃ＋Δｘ …２

本形態では、モータトルクＴｍｇ２が目標値に達するまでの変化率は一定である。ただし、変化率を時間に応じて変化させることもできる。

ＨＶＥＣＵ５０が行う上述した制御内容を、図９〜図１１を参照しながらさらに説明する。図９の上段は第２モータ・ジェネレータ４の力行時の場合を、図９の下段は第２モータ・ジェネレータ４の回生時の場合をそれぞれ模式的に示している。なお、図９は上述した固定変速モード時のモータトルクＴｍｆと無段変速モード時のモータトルクＴｍｃとが相違する場合の一例にすぎない。したがって、モータトルクＴｍｆとモータトルクＴｍｃとの絶対値の大小関係が図９とは反対の場合、すなわちモータトルクＴｍｃの絶対値がモータトルクＴｍｆの絶対値よりも大きい場合も状況としてあり得る。

図９に示したように、時刻ｔ０で固定変速モードから無段変速モードへの切り替えが開始すると、時刻ｔａまでは固定変速モード時のトルク補償制御が実施される一方で、無段変速モード時のトルク補償制御の実施が制限される。そのため、時刻ｔａまでは固定変速モード時のモータトルクＴｍｆが維持される。時刻ｔ０から時刻ｔａまでの時間が上述した所定時間ａに相当する。そして、時刻ｔａからモータトルクＴｍｇ２を、無段変速モード時のモータトルクＴｍｃ（目標値）に向かって時刻ｔｂまで徐々に変化させる。

図１０は、車両１の出力トルクの実際値が要求トルクよりも大きかった場合、つまり固定変速モード時のトルク補償制御の際に推定したエンジントルクの推定値が実際よりも過大であった場合の制御結果の一例を示している。同図には、ロック機構８のブレーキＢ０のトルクＴｂ、第１モータ・ジェネレータ３のモータトルクＴｍｇ１、出力トルクの実際値Ｔｒ、要求トルクＴｄ、第２モータ・ジェネレータ４のモータトルクＴｍｇ２、及び第１モータ・ジェネレータ３のモータ回転数Ｎｍｇ１の各時間変化が示されている。

図示するように、時刻ｔ０で固定変速モードから無段変速モードへの変速モードの切り替えが開始すると、ブレーキＢ０のトルクＴｂは解放状態に向かって所定量低下し、その後一定値に維持される。トルクＴｂが一定値に維持されている間、モータトルクＴｍｇ１はその絶対値が徐々に増加する。

時刻ｔ１でモータトルクＴｍｇ１が目標値に達すると、ブレーキＢ０のトルクＴｂがさらに低下するとともに、第１モータ・ジェネレータ３の回転が開始する時刻ｔ２までモータトルクＴｍｇ１が一定に維持される。

その後、時刻ｔ３でトルクＴｂが０になって無段変速モードへの切り替わりが完了すると、モータトルクＴｍｇ１も目標値に到達する。そして、無段変速モード時のトルク補償制御が制限され、時刻ｔ４で所定時間ａに達するまで固定変速モード時のトルク補償制御が継続される。そのため、モータトルクＴｍｇ２は時刻ｔ４まで固定変速モード時のモータトルクＴｍｆに維持される。モータトルクＴｍｇ２は時刻ｔ４から徐々に低下し始めるとともに、同様に車両１の出力トルクは変化率αで徐々に低下する。そして、時刻ｔ５でモータトルクＴｍｇ２が目標値である無段変速モード時のモータトルクＴｍｃに至ると、出力トルクも要求トルクに一致して制御が終了する。

図１１は、車両１の出力トルクの実際値が要求トルクよりも小さかった場合、つまり固定変速モード時のトルク補償制御の際に推定したエンジントルクの推定値が実際よりも過小であった場合の制御結果の一例を示している。図１１の例は、実際値と要求トルクとの大小関係が図１０の例と反対になっている。そのため、図１０の例と比べると、図１１の例では、時刻ｔ２′から第１モータ・ジェネレータ３のモータトルクＴｍｇ１が減少に転じてモータ回転数Ｎｍｇ１が反対向きに回転すること、及び時刻ｔ４からモータトルクＴｍｇ２が増加することが相違する。しかし、図１１の例も、基本的な制御内容は図１０の例と同じであるので重複する説明は省略する。

本形態の制御によれば、固定変速モードから無段変速モードに切り替わる際に、第１モータ・ジェネレータ３のモータトルクに基づいて推定されたエンジントルクを利用した無段変速モード時のトルク補償制御の実施が、変速モードの切り替わりの開始から所定時間ａ経過するまで制限される。そのため、図１０及び図１１に示したように、変速モードの切り替え前の固定変速モード時にエンジントルクの推定値に基づく出力トルクと実際値とが乖離している場合でも、第１モータ・ジェネレータ３のモータトルクに基づくエンジントルクの推定値を利用して求められた出力トルクが出力されるまでに所定時間ａの余裕が与えられる。これにより、変速モードの切り替え時に短時間に出力変動が生じ難くなるので、変速モードの切り替え時にユーザが体感する変速ショックを抑制できる。

本形態は上記形態に限定されず、種々の形態にて実施できる。上記形態の制御は一例にすぎない。例えば、上記形態では、所定時間ａ及び変化率αを一定値として説明したが、状況に応じてこれを変化させることも可能である。

過給エンジンの場合は筒内圧センサを利用した燃焼制御（ＣＰＳ）によってエンジントルクの推定精度の向上が期待できるエンジンの運転領域が存在する。そのような領域で上記制御を実施する場合、他の運転領域の場合と比べて、所定時間ａを短縮し及び／又は変化率αを大きくすることも可能である。エンジントルクの推定精度が高まるほど、固定変速モード時における出力トルクの実際値と要求トルクとの乖離は小さくなる。したがって、所定時間ａを短縮又は変化率αを増加することにより、他の運転領域の場合と変速ショックの抑制効果を同等としながら固定変速モード時のトルク補償制御を速やかに終了できるメリットがある。

また、過給エンジンの場合、過給領域はＮＡ領域と比べて固定変速モード時における出力トルクの実際値と要求トルクとの乖離が大きくなる。そのため、過給領域で上記制御を実施する場合はＮＡ領域の場合と比べて、所定時間ａを延長し及び／又は変化率αを減少することも可能である。これにより、過給領域の場合はＮＡ領域よりも固定変速モード時のトルク補償制御が緩やかに終了するので、過給領域の場合におけるショックの抑制効果とＮＡ領域の場合における変速ショックの抑制効果とを同等にできるメリットがある。

さらに、複数の変速段を持つ変速機が設けられた車両に本発明の制御装置を適用する場合、変速機が高速段であるほど、エンジン回転数が低くエンジントルクの推定精度が悪化し、固定変速モード時における出力トルクの実際値と要求トルクとの乖離が大きくなる。そこで、高速段になるほど、所定時間ａを延長し及び／又は変化率αを減少することも可能である。このようにすることで、高速段になるほど固定変速モード時のトルク補償制御が緩やかに終了するので、変速ショックの抑制効果の変速段毎のばらつきを低減できるメリットがある。

上記形態及び上記各変形例では、車両に搭載されたエンジンとして過給機付きのリーンバーンエンジンを前提として説明したが、本発明の制御装置はストイキ燃焼を実施する自然吸気エンジンが搭載されたハイブリッド車両に適用されてもよい。また、上記形態の車両には複数の変速段の選択が可能な自動変速機が搭載されているが、本発明の制御装置は、無段変速機が設けられた車両や変速機が存在しない車両に適用することもできる。

１ 車両
２ エンジン
３ 第１モータ・ジェネレータ
４ 第２モータ・ジェネレータ
１５ 中間軸（出力部）
５０ ＨＶＥＣＵ（切替制御手段、トルク補償制御手段）

Claims (1)

1. エンジンと、第１モータ・ジェネレータと、駆動輪にトルクを伝達するための出力部と、前記エンジンが出力するエンジントルクを、互いに差動回転可能な複数の回転要素を利用して前記第１モータ・ジェネレータと前記出力部とに分配する差動機構と、前記出力部との間で動力伝達可能な状態で設けられた第２モータ・ジェネレータと、前記差動機構のいずれかの前記回転要素を固定可能なロック機構とを備えたハイブリッド車両に適用される制御装置において、
   前記ロック機構により前記回転要素を解放して、前記エンジントルクに対応する反力トルクを前記第１モータ・ジェネレータより出力させる無段変速モードと、前記ロック機構にて前記回転要素を固定して前記反力トルクを前記ロック機構に受け持たせる固定変速モードとの間で変速モードを切り替える切替制御手段と、
   前記固定変速モードの際に要求エンジントルク及びエンジン回転数に基づいてエンジントルクを推定し、その推定結果に基づいて前記車両から出力される出力トルクが前記車両に出力要求される要求トルクとなるように前記第２モータ・ジェネレータを制御する第１のトルク補償制御を実施し、かつ前記無段変速モードの際に前記第１モータ・ジェネレータのモータトルクに基づいて前記エンジントルクを推定し、その推定結果に基づいて前記車両から出力される出力トルクが前記車両に出力要求される要求トルクとなるように前記第２モータ・ジェネレータを制御する第２のトルク補償制御を実施するトルク補償制御手段と、備え、
   前記トルク補償制御手段は、前記固定変速モードから前記無段変速モードに前記変速モードが切り替わる際に、前記第１のトルク補償制御の実施を継続する一方で前記第２のトルク補償制御の実施を前記固定変速モードから前記無段変速モードへ切り替わる完了時点を超える所定時間制限し、前記変速モードが前記無段変速モードに切り替わった後の前記所定時間経過後に前記第１のトルク補償制御の実施から前記第２のトルク補償制御の実施に変更して所定の変化率で前記要求トルクが得られるように前記第２モータ・ジェネレータを制御する、
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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