JP4552355B2 - 車両用駆動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用駆動制御装置に係り、特に、走行中に動力断続機構を接続して駆動源を切り換える際の変速制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関等の原動機と変速機との間に動力断続機構が設けられているとともに、その原動機とは別に変速機を介して駆動力を発生させることができる電動モータを備えている車両用ハイブリッド駆動装置が知られている。そして、このようなハイブリッド駆動装置の一種に、運転者の出力要求量が小さい時には動力断続機構を遮断するモータ走行モードで電動モータのみを駆動源として走行する一方、運転者の出力要求量が大きい時には動力断続機構を接続した原動機走行モードで原動機を駆動源として走行するようになっているものがある。特開平９−３２２３０５号公報に記載の装置はその一例で、運転者の出力要求量が急に大きくなってモータ走行モードから原動機走行モードへ切り換える際には、原動機が始動するまで電動モータの出力を一時的に増大させることにより、優れた応答性が得られるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しよとする課題】
しかしながら、運転者の出力要求量が大きくなった場合、一般に変速機はダウンシフトされるため、変速機の入力回転速度が高くなり、原動機が同期回転速度に達するまでの時間すなわちモード切換時間が長くなって、原動機による駆動力が得られるようになるまでに時間が掛かるという問題があった。また、変速機の入力回転速度が高くなると電動モータの回転速度も高くなるため、その分だけモータトルクが低下し、電動モータの出力増加や変速機のダウンシフトに拘らず、必ずしも駆動力の増大作用が十分に得られないとともに、回転速度の上昇で電動モータの騒音（うなり音）が大きくなるという別の問題も含んでいた。
【０００４】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、走行中に動力断続機構を接続して駆動源を切り換える際のモード切換時間を短縮して原動機による駆動力が速やかに得られるようにするとともに、モード切換中においても出力要求量に応じて大きな駆動力が得られるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 原動機として用いられる内燃機関と変速機との間に動力断続機構が設けられているとともに、その内燃機関とは別にその変速機を介して駆動力を発生させることができる電動モータを備えており、前記動力断続機構を遮断した状態で前記電動モータを用いて走行するモータ走行モードと、前記動力断続機構を接続して前記内燃機関を用いて走行する原動機走行モードとを有する車両において、(b) 車両走行中に運転者の出力要求量の増大に伴って前記モータ走行モードから前記動力断続機構を接続して前記原動機走行モードへ切り換えるとともに前記変速機をダウンシフトする際の駆動制御装置であって、(c) 前記モード切換時には、前記内燃機関の回転速度が前記変速機の入力回転速度に対応する同期回転速度と略一致するまでその変速機のダウンシフトを制限するダウンシフト制限手段と、(d) 前記モード切換時に、運転者の出力要求量に応じて前記電動モータの出力を増大させるモータ出力増大手段と、を有することを特徴とする。
なお、上記同期回転速度は、動力断続機構の変速機側および内燃機関側の係合部材の回転速度が互いに一致する場合の内燃機関の回転速度である。
【０００７】
【発明の効果】
このような車両用駆動制御装置においては、車両走行中にモータ走行モードから原動機走行モードへ切り換える際に、内燃機関の回転速度が同期回転速度と略一致するまでその変速機のダウンシフトが制限されるため、ダウンシフトによって変速機の入力回転速度が高くなることがなく、その入力回転速度に対して内燃機関の回転速度を速やかに同期させることができ、動力断続機構を接続して内燃機関による駆動力が得られるようになるまでのモード切換時間が短縮される。
【０００８】
また、内燃機関の回転速度が入力回転速度と略一致するまでは、変速機のダウンシフトが制限され、それに伴って電動モータの回転速度の上昇も制限されるため、モード切換時に運転者の出力要求量の増大に応じて電動モータの出力を増大させれば、その出力増大に応じて駆動力が増大させられ、出力要求量の増大に対応して優れた駆動力性能が得られるとともに、回転速度の上昇に伴う電動モータの騒音（うなり音）の増大が防止される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
変速機を介して駆動力を発生させることができる電動モータは、変速機と動力断続機構との間に直列に設けても良いが、動力伝達機構を介して内燃機関と並列に設けることもできるなど、種々の態様が可能である。
【００１０】
上記電動モータとしては、発電機としても機能するモータジェネレータが好適に用いられる。また、原動機としては、ガソリンエンジンなど燃料の燃焼で動力を発生する内燃機関が用いられる。
【００１１】
動力断続機構は、単にクラッチの係合、開放制御で動力伝達を接続、遮断するものでも良く、その場合は同期回転速度は変速機の入力回転速度と一致するが、遊星歯車装置などの複数の回転要素を有する歯車機構の連結状態をクラッチやブレーキにより切り換えて動力伝達を接続、遮断するものなど、種々の態様が可能である。クラッチやブレーキとしては、油圧などによって摩擦係合させられる摩擦係合装置が望ましい。
【００１２】
変速機は、ベルト式、トロイダル型など変速比を連続的に変化させることができる無段変速機でも、遊星歯車式や２軸噛合式などの有段変速機でも良く、制御装置によって電気的に変速比を変化させることができるものであれば良い。
【００１３】
ダウンシフト制限手段は、例えばダウンシフトを略禁止して変速比を略一定（有段変速機の場合は一定の変速段）に維持するように構成されるが、原動機走行モードでの走行時などモード切換時以外の通常のダウンシフトに比較して変速比の変化速度を小さくするだけでも良いなど、種々の態様を採用できる。また、内燃機関の回転速度が同期回転速度と略一致するまで実際のダウンシフトすなわち変速比の変化が制限されるようになっておれば良く、油圧アクチュエータによって変速制御される変速機のように応答遅れを有する場合には、その応答遅れ分だけ早くダウンシフト制御の制限を解除しても良い。なお、アップシフトについては必ずしも制限する必要はなく、モード切換時にアップシフトすることも可能である。
【００１４】
本発明は、(a) モード切換時に前記内燃機関の回転速度が前記同期回転速度を上回るように該内燃機関の出力を制御する同期手段と、(b) 該内燃機関の回転速度が同期回転速度を上回った状態で前記動力断続機構を接続する接続手段と、を有して構成することが望ましく、その場合は動力断続機構の接続時に駆動力がダウンして運転者に違和感を生じさせることがない。モータ出力増大手段は、例えば電動モータの許容最大出力を超えない範囲で運転者の出力要求量に応じて出力制御するように構成される。
【００１５】
原動機走行モードでは、内燃機関のみを駆動源として走行するようにしても良いが、内燃機関および電動モータの両方を駆動源として用いることもできる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である車両用のハイブリッド駆動制御装置１０を説明する概略構成図で、図２は変速機１２を含む骨子図であり、このハイブリッド駆動制御装置１０は、燃料の燃焼で動力を発生するエンジン１４、電動モータおよび発電機として用いられるモータジェネレータ１６、およびダブルピニオン型の遊星歯車装置１８を備えて構成されており、車両に横置きに搭載されて使用される。遊星歯車装置１８のサンギヤ１８ｓにはエンジン１４が連結され、キャリア１８ｃにはモータジェネレータ１６が連結され、リングギヤ１８ｒは第１ブレーキＢ１を介してケース２０に連結されるようになっている。また、キャリア１８ｃは第１クラッチＣ１を介して変速機１２の入力軸２２に連結され、リングギヤ１８ｒは第２クラッチＣ２を介して入力軸２２に連結されるようになっている。上記エンジン１４は内燃機関で原動機に相当する。
【００１７】
上記クラッチＣ１、Ｃ２および第１ブレーキＢ１は、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる湿式多板式の油圧式摩擦係合装置で、油圧制御回路２４から供給される作動油によって摩擦係合させられるようになっている。図３は、油圧制御回路２４の要部を示す図で、電動ポンプを含む電動式油圧発生装置２６で発生させられた元圧ＰＣが、マニュアルバルブ２８を介してシフトレバー３０（図１参照）のシフトポジションに応じて各クラッチＣ１、Ｃ２、ブレーキＢ１へ供給されるようになっている。シフトレバー３０は、運転者によって操作されるシフト操作部材で、本実施例では「Ｂ」、「Ｄ」、「Ｎ」、「Ｒ」、「Ｐ」の５つのシフトポジションに選択操作されるようになっており、マニュアルバルブ２８はケーブルやリンク等を介してシフトレバー３０に連結され、そのシフトレバー３０の操作に従って機械的に切り換えられるようになっている。
【００１８】
「Ｂ」ポジションは、前進走行時に変速機１２のダウンシフトなどにより比較的大きな動力源ブレーキが発生させられるシフトポジションで、「Ｄ」ポジションは前進走行するシフトポジションであり、これ等のシフトポジションでは出力ポート２８ａからクラッチＣ１およびＣ２へ元圧ＰＣが供給される。第１クラッチＣ１へは、シャトル弁３１を介して元圧ＰＣが供給されるようになっている。
「Ｎ」ポジションは動力源からの動力伝達を遮断するシフトポジションで、「Ｒ」ポジションは後進走行するシフトポジションで、「Ｐ」ポジションは動力源からの動力伝達を遮断するとともに図示しないパーキングロック装置により機械的に駆動輪の回転を阻止するシフトポジションであり、これ等のシフトポジションでは出力ポート２８ｂから第１ブレーキＢ１へ元圧ＰＣが供給される。出力ポート２８ｂから出力された元圧ＰＣは戻しポート２８ｃへも入力され、上記「Ｒ」ポジションでは、その戻しポート２８ｃから出力ポート２８ｄを経てシャトル弁３１から第１クラッチＣ１へ元圧ＰＣが供給されるようになっている。
【００１９】
クラッチＣ１、Ｃ２、およびブレーキＢ１には、それぞれコントロール弁３２、３４、３６が設けられ、それ等の油圧ＰC1、ＰC2、ＰB1が制御されるようになっている。クラッチＣ１の油圧ＰC1についてはＯＮ−ＯＦＦ弁３８によって調圧され、クラッチＣ２およびブレーキＢ１についてはリニアソレノイド弁４０によって調圧されるようになっている。
【００２０】
そして、上記クラッチＣ１、Ｃ２、およびブレーキＢ１の作動状態に応じて、図４に示す各走行モードが成立させられる。すなわち、「Ｂ」ポジションまたは「Ｄ」ポジションでは、「ＥＴＣ走行モード」、「直結走行モード」、「モータ走行モード（前進）」の何れかが成立させられ、「ＥＴＣ走行モード」では、第２クラッチＣ２を係合するとともに第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１を開放した状態、言い換えればサンギヤ１８ｓ、キャリア１８ｃ、およびリングギヤ１８ｒが相対回転可能な状態で、エンジン１４およびモータジェネレータ１６を共に作動させてサンギヤ１８ｓおよびキャリア１８ｃにトルクを加え、リングギヤ１８ｒを回転させて車両を前進走行させる。「直結走行モード」では、クラッチＣ１、Ｃ２を係合するとともに第１ブレーキＢ１を開放した状態で、エンジン１４を作動させて車両を前進走行させる。また、「モータ走行モード（前進）」では、第１クラッチＣ１を係合するとともに第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１を開放した状態で、モータジェネレータ１６を作動させて車両を前進走行させる。「モータ走行モード（前進）」ではまた、アクセルＯＦＦ時などにモータジェネレータ１６を回生制御することにより、車両の運動エネルギーで発電してバッテリ４２（図１参照）を充電するとともに車両に制動力を発生させることができる。
【００２１】
図５は、上記前進モードにおける遊星歯車装置１８の作動状態を示す共線図で、「Ｓ」はサンギヤ１８ｓ、「Ｒ」はリングギヤ１８ｒ、「Ｃ」はキャリア１８ｃを表しているとともに、それ等の間隔はギヤ比ρ（＝サンギヤ１８ｓの歯数／リングギヤ１８ｒの歯数）によって定まる。具体的には、「Ｓ」と「Ｃ」の間隔を１とすると、「Ｒ」と「Ｃ」の間隔がρになり、本実施例ではρが０．６程度である。また、(a) のＥＴＣ走行モードにおけるトルク比は、エンジントルクＴｅ：ＣＶＴ入力軸トルクＴin：モータトルクＴｍ＝ρ：１：１−ρであり、モータトルクＴｍはエンジントルクＴｅより小さくて済むとともに、定常状態ではそれ等のモータトルクＴｍおよびエンジントルクＴｅを加算したトルクがＣＶＴ入力軸トルクＴinになる。ＣＶＴは無段変速機の意味であり、本実施例では変速機１２としてベルト式無段変速機が設けられている。
【００２２】
図４に戻って、「Ｎ」ポジションまたは「Ｐ」ポジションでは、「ニュートラル」または「充電・Ｅｎｇ始動モード」の何れかが成立させられ、「ニュートラル」ではクラッチＣ１、Ｃ２および第１ブレーキＢ１の何れも開放する。「充電・Ｅｎｇ始動モード」では、クラッチＣ１、Ｃ２を開放するとともに第１ブレーキＢ１を係合し、モータジェネレータ１６を逆回転させてエンジン１４を始動したり、エンジン１４により遊星歯車装置１８を介してモータジェネレータ１６を回転駆動するとともにモータジェネレータ１６を回生制御して発電し、バッテリ４２（図１参照）を充電したりする。
【００２３】
「Ｒ」ポジションでは、「モータ走行モード（後進）」または「フリクション走行モード」が成立させられ、「モータ走行モード（後進）」では、第１クラッチＣ１を係合するとともに第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１を開放した状態で、モータジェネレータ１６を逆方向へ回転駆動してキャリア１８ｃ更には入力軸２２を逆回転させることにより車両を後進走行させる。「フリクション走行モード」は、第１クラッチＣ１を係合するとともに第２クラッチＣ２を開放した状態でエンジン１４を作動させ、サンギヤ１８ｓを正方向へ回転させるとともに、そのサンギヤ１８ｓの回転に伴ってリングギヤ１８ｒが正方向へ回転させられている状態で、第１ブレーキＢ１をスリップ係合させてそのリングギヤ１８ｒの回転を制限することにより、キャリア１８ｃに逆方向の回転力を作用させて後進走行を行うものであり、同時にモータジェネレータ１６を逆方向へ回転駆動（力行制御）するようにしても良い。
【００２４】
前記変速機１２はベルト式無段変速機（ＣＶＴ）で、その出力軸４４からカウンタ歯車４６を経て差動装置４８のリングギヤ５０に動力が伝達され、その差動装置４８により左右の駆動輪（前輪）５２に動力が分配される。変速機１２は、一対の可変プーリ１２ａ、１２ｂおよびそれ等に巻き掛けられた伝動ベルトを備えており、プライマリ側（入力側）の可変プーリ１２ａの油圧シリンダによってＶ溝幅が変更されることにより変速比γ（＝入力回転速度Ｎin／出力回転速度Ｎout ）が連続的に変化させられるとともに、セカンダリ側（出力側）の可変プーリ１２ｂの油圧シリンダによってベルト挟圧力（張力）が調整されるようになっている。前記油圧制御回路２４は、変速機１２の変速比γやベルト張力を制御するための回路を備えており、共通の電動式油圧発生装置２６から作動油が供給される。
【００２５】
本実施例のハイブリッド駆動制御装置１０は、図１に示すＨＶＥＣＵ６０によって走行モードが切り換えられるようになっている。ＨＶＥＣＵ６０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えていて、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を実行することにより、電子スロットルＥＣＵ６２、エンジンＥＣＵ６４、Ｍ／ＧＥＣＵ６６、Ｔ／ＭＥＣＵ６８、前記油圧制御回路２４のＯＮ−ＯＦＦ弁３８、リニアソレノイド弁４０、エンジン１４のスタータ７０などを制御する。電子スロットルＥＣＵ６２はエンジン１４の電子スロットル弁７２を開閉制御するもので、エンジンＥＣＵ６４はエンジン１４の燃料噴射量や可変バルブタイミング機構、点火時期などによりエンジン出力を制御するもので、Ｍ／ＧＥＣＵ６６はインバータ７４を介してモータジェネレータ１６の力行トルクや回生制動トルク等を制御するもので、Ｔ／ＭＥＣＵ６８は変速機１２の変速比γやベルト張力などを制御するものである。前記油圧制御回路２４は、変速機１２の変速比γやベルト張力を制御するための回路を備えている。スタータ７０は電動モータで、モータ軸に設けられたピニオンをエンジン１４のフライホイール等に設けられたリングギヤに噛み合わせてエンジン１４をクランキングするものである。
【００２６】
上記ＨＶＥＣＵ６０には、アクセル操作量センサ７６からアクセル操作部材としてのアクセルペダル７８の操作量θacを表す信号が供給されるとともに、シフトポジションセンサ８０からシフトレバー３０の操作ポジション（シフトポジション）を表す信号が供給される。また、エンジン回転速度センサ８２、モータ回転速度センサ８４、入力回転速度センサ８６、出力回転速度センサ８８から、それぞれエンジン回転速度（回転数）Ｎｅ、モータ回転速度（回転数）Ｎｍ、入力回転速度（入力軸２２の回転速度）Ｎin、出力回転速度（出力軸４４の回転速度）Ｎout を表す信号がそれぞれ供給される。この他、バッテリ４２の蓄電量ＳＯＣなど、運転状態を表す種々の信号が供給されるようになっている。出力回転速度Ｎout は車速Ｖに対応する。
【００２７】
また、本実施例では図６に示すように、上記ハイブリッド駆動制御装置１０の他に第２の駆動源としてリヤ側モータジェネレータ９０を備えており、インバータ９２を介して前記バッテリ４２に電気的に接続され、力行制御および回生制御されるようになっている。モータジェネレータ９０は差動装置９４を介して左右の後輪９６に機械的に連結され、力行制御されることにより後輪９６を回転駆動するとともに、回生制御により後輪９６に回生制動力を作用させる。このリヤ側モータジェネレータ９０も前記ＨＶＥＣＵ６０によって制御されるようになっており、例えば車両発進時や低μ路走行時など所定の条件下で前輪５２に加えて後輪９６を回転駆動するようになっている。
【００２８】
ここで、前記Ｔ／ＭＥＣＵ６８は、ＨＶＥＣＵ６０と同様にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えていて、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を実行するもので、ＨＶＥＣＵ６０から入力回転速度Ｎinや出力回転速度Ｎout 、アクセル操作量θacなどの各種の情報を読み込むとともに、変速機１２の変速制御や挟圧力制御に関する信号処理を行い、指令信号をＨＶＥＣＵ６０に出力することにより、その指令信号に従って油圧制御回路２４を制御したり、或いはＴ／ＭＥＣＵ６８により直接油圧制御回路２４を制御したりすることにより、変速機１２の変速制御や挟圧力制御を行う。すなわち、このＴ／ＭＥＣＵ６８を主体として変速機１２の制御装置が構成されているのである。
【００２９】
上記変速制御は、例えば図７に示すようにアクセル操作量θacおよび車速Ｖ（出力回転速度Ｎout に対応）をパラメータとして予め定められたマップから目標入力回転速度ＮＩＮＴを算出し、実際の入力回転速度Ｎinが目標入力回転速度ＮＩＮＴと一致するように、入力側可変プーリ１２ａの油圧シリンダの油圧をフィードバック制御する。図７のγmax は最大変速比で、γmin は最小変速比である。また、変速機１２の挟圧力制御は、一対の可変プーリ１２ａ、１２ｂに巻き掛けられた伝動ベルトが滑りを生じないように出力側可変プーリ１２ｂの油圧シリンダの油圧を制御するもので、例えば図８に示すように伝達トルクに対応するアクセル操作量θacおよび変速比γをパラメータとして予め定められたマップから必要油圧（ベルト挟圧力に相当）を算出し、その必要油圧に応じて出力側可変プーリ１２ｂの油圧シリンダの油圧制御を行う。
【００３０】
一方、図９は、シフトレバー３０が「Ｄ」ポジションまたは「Ｂ」ポジションへ操作されている前進走行時に、エンジン停止状態の「モータ走行モード（前進）」からエンジン１４を駆動源として走行する「直結走行モード」へ切り換える際の作動を説明するフローチャートで、ＨＶＥＣＵ６０、エンジンＥＣＵ６４、およびＭ／ＧＥＣＵ６６による信号処理を主体として実行される。また、図１０は、そのモード切換時における変速機１２の変速制御を説明するフローチャートで、Ｔ／ＭＥＣＵ６８による信号処理を主体として実行され、図１１は、そのモード切換時における各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートである。
【００３１】
図９のステップＲ１では、「モータ走行モード（前進）」から「直結走行モード」へのモード切換判断が行われたか否かを判断する。このモード切換判断は、アクセル操作量θacや車速Ｖ、バッテリ４２の蓄電量ＳＯＣなどに基づいて行われ、例えばアクセルペダル７８が踏込み操作されていないアクセルＯＦＦの惰性走行において「モータ走行モード（前進）」で所定車速以上で走行している状態でアクセルペダル７８が踏込み操作され、アクセル操作量θacおよび車速Ｖから求められる運転者の出力要求量が所定値を超えた場合に「直結走行モード」へ切り換える旨の判断が為される。図１１の時間ｔ1 は、このモード切換判断が為された時間で、アクセルペダル７８がアクセルＯＦＦから全開まで踏込み操作されることにより、モード切換判断が為された場合である。「直結走行モード」は原動機走行モードに相当する。
【００３２】
上記モード切換判断が為されるとステップＲ２を実行し、許容最大出力を超えない範囲でアクセル操作量θacに応じてモータジェネレータ１６の出力制御を行う。リヤ側のモータジェネレータ９０についても、併せて力行制御するようにしても良い。ステップＲ２はモータ出力増大手段として機能しており、アクセル操作量θacに応じてモータジェネレータ１６（および９０）の出力が増大させられることにより、モード切換でエンジン１４による駆動力が得られる前においても所定の駆動力性能が得られる。また、アクセル操作量θacおよび車速Ｖをパラメータとする運転者の要求駆動力によりモータトルクを増加してもよい。
【００３３】
ステップＲ３では、スタータ７０によりエンジン１４をクランキングして始動するとともに、同期回転速度である入力回転速度Ｎin（モータ回転速度Ｎｍと同じ）より所定回転速度（例えば２００ｒｐｍ程度）だけ高い回転速度を目標回転速度として、エンジン１４の出力制御を行う。このモード切換では、「直結走行モード」を成立させるために係合制御される第２クラッチＣ２が動力断続機構として機能しており、その第２クラッチＣ２の係合要素の回転速度が一致する時のエンジン回転速度Ｎｅが同期回転速度で、この場合は入力回転速度Ｎinと一致し、ステップＲ３ではエンジン回転速度Ｎｅを同期回転速度まで速やかに上昇させるために、その同期回転速度（入力回転速度Ｎin）より少し高い回転速度を目標回転速度として電子スロットル弁７２などをフィードバック制御するのである。
ステップＲ３は同期手段として機能している。
【００３４】
ステップＲ４では、リニアソレノイド弁４０を制御してコントロール弁３４から第２クラッチＣ２に対して作動油のファーストフィル（急速充填）を行うとともに、所定の低圧待機の状態となるように第２クラッチＣ２の油圧ＰC2を制御することにより、リターンスプリングに抗して第２クラッチＣ２を係合直前の状態に保持する。図１１における油圧ＰC2の欄のＡ部はファーストフィル部分で、Ｂ部は低圧待機部分である。
【００３５】
ステップＲ５では、エンジン回転速度Ｎｅが入力回転速度Ｎinを超えたか否かを判断し、Ｎｅ≦Ｎinの間は第２クラッチＣ２の油圧ＰC2を前記低圧待機の状態に保持する。そして、Ｎｅ＞ＮinになったらステップＲ６を実行し、リニアソレノイド弁４０を制御してコントロール弁３４から第２クラッチＣ２に対して作動油を供給することにより、油圧ＰC2がアキュムレータの油圧特性などに応じて漸増させられ、第２クラッチＣ２の係合トルクが徐々に増大させられる。このステップＲ６は接続手段として機能しており、このようにエンジン回転速度Ｎｅが入力回転速度Ｎinを超えてから第２クラッチＣ２の係合制御が行われると、第２クラッチＣ２の接続時に駆動力が低下して運転者に違和感を生じさせることがない。図１１の時間ｔ2 は、エンジン回転速度Ｎｅが入力回転速度Ｎinを上回ってステップＲ５の判断がＹＥＳ（肯定）になった時間である。なお、入力回転速度Ｎinの代わりにモータ回転速度Ｎｍを用いて判断しても良い。
【００３６】
ステップＲ７では、上記第２クラッチＣ２の係合制御によりエンジン回転速度Ｎｅが入力回転速度Ｎinと略一致したか否かを判断し、両者が略一致したらステップＲ８でリニアソレノイド弁４０によりコントロール弁３４を全開することにより、油圧ＰC2をライン油圧ＰL まで上昇させて第２クラッチＣ２を完全係合させる。これにより「直結走行モード」になり、続くステップＲ９ではアクセル操作量θacに応じてエンジン１４の出力制御を行うとともに、モータジェネレータ１６（および９０）の作動を停止し、エンジン１４を駆動源として大きな駆動力で走行できるようになる。図１１の時間ｔ3 は、エンジン回転速度Ｎｅが入力回転速度Ｎinと略一致してステップＲ７の判断がＹＥＳ（肯定）になった時間である。
【００３７】
また、図１０のステップＱ１では、前記ステップＲ１と同様にして「モータ走行モード（前進）」から「直結走行モード」へのモード切換判断が為されたか否かを判断し、このモード切換判断が為された場合には、ステップＱ２でダウンシフト緩和条件を満足するか否かを判断する。ダウンシフト緩和条件は、前記図７に示すマップに従って行われる通常のダウンシフトを制限する本制御を実行する実行条件で、具体的にはアクセル操作量θacが所定値以上で且つそのアクセル操作量θacの変化速度が所定値以上であることで、例えばアクセルＯＦＦの状態からアクセルペダル７８が略全開まで踏込み操作された場合など、通常の変速制御では変速比γを急増させる急ダウンシフトが行われる場合である。そして、上記ステップＱ１、Ｑ２を共に満足する場合にステップＱ３以下を実行する。
【００３８】
ステップＱ３では、フラグｓｔｅｐを「０」にするとともに、現在（図１１の時間ｔ1 ）の入力回転速度Ｎinを基準回転速度Ｎin０に設定し、ステップＱ４では、エンジン回転速度Ｎｅが同期回転速度である入力回転速度Ｎinに予め定められた所定値α1 を加えた回転速度（Ｎin＋α1 ）を上回ったか否かを判断する。
所定値α1 は例えば３０〜５０ｒｐｍ程度の値で、ステップＱ４は実質的にエンジン回転速度Ｎｅが入力回転速度Ｎinを上回ったか否かを判断するステップである。そして、Ｎｅ≦Ｎin＋α1 の場合は、ステップＱ５で目標入力回転速度ＮＩＮＴ* としてＮin＋α1 を設定し、その目標入力回転速度ＮＩＮＴ* を前記目標入力回転速度ＮＩＮＴの代わりに用いて変速機１２の変速制御を行うとともに、ステップＱ６でフラグｓｔｅｐを「１」にしてステップＱ４の判断を繰り返す。
所定値α1 は３０〜５０ｒｐｍ程度の極小さな値であるため、Ｎｅ＞Ｎin＋α1 になってステップＱ４の判断がＹＥＳになるまでは実質的にダウンシフトが禁止され、現在の変速比γが略維持されることになる。図１１の回転速度の欄に示されている破線は目標入力回転速度ＮＩＮＴ* で、エンジン回転速度Ｎｅが入力回転速度Ｎinを上回る時間ｔ2 までは入力回転速度Ｎinより所定値α1 だけ高い略一定の値に維持される。上記ステップＱ４およびＱ５はダウンシフト制限手段として機能している。なお、入力回転速度Ｎinは、モータジェネレータ１６の出力増大制御によって厳密には僅かに上昇し、それに伴って目標入力回転速度ＮＩＮＴ* も僅かに上昇する。
【００３９】
Ｎｅ＞Ｎin＋α1 になってステップＱ４の判断がＹＥＳになるとステップＱ７を実行し、フラグｓｔｅｐが「１」か否かを判断する。図１１の時間ｔ2 はステップＱ４の判断がＹＥＳになった時間と略一致する。そして、ｓｔｅｐ＝０の場合、すなわち「モータ走行モード」でもエンジン１４が作動状態であった場合には、直ちにステップＱ１０を実行するが、ｓｔｅｐ＝１の場合はステップＱ８、Ｑ９を実行する。ステップＱ８では、前記基準回転速度Ｎin０に所定値α2 を加算した回転速度（Ｎin０＋α2 ）を目標入力回転速度ＮＩＮＴ* に設定し、その目標入力回転速度ＮＩＮＴ* を前記目標入力回転速度ＮＩＮＴの代わりに用いて変速機１２の変速制御を行う。所定値α2 は、急なダウンシフトで駆動力が低下することを防止しながら適度にダウンシフトさせるためのもので、本制御の開始時（ステップＱ２の判断がＹＥＳになった時）のアクセル操作量θacやその変化速度をパラメータとして、それ等の値が大きい時程大きな値が設定され、このダウンシフトに従って入力回転速度Ｎinが上昇する。また、ステップＱ９では、上記目標入力回転速度ＮＩＮＴ* から実際の入力回転速度Ｎinを引き算した回転速度差（ＮＩＮＴ* −Ｎin）が予め定められた所定値α3 （例えば数十〜１００ｒｐｍ程度）より小さくなったか否かを判断し、ダウンシフトにより入力回転速度Ｎinが上昇してＮＩＮＴ* −Ｎin＜α3 になったらステップＱ１０を実行する。
図１１の時間ｔ4 は、ＮＩＮＴ* −Ｎin＜α3 になってステップＱ９の判断がＹＥＳになった時間である。
【００４０】
ステップＱ１０では、基準回転速度Ｎin０に前記所定値α2 およびスウィープ量ΔＮを加算した回転速度（Ｎin０＋α2 ＋ΔＮ）を目標入力回転速度ＮＩＮＴ* に設定し、その目標入力回転速度ＮＩＮＴ* を前記目標入力回転速度ＮＩＮＴの代わりに用いて変速機１２の変速制御を行う。スウィープ量ΔＮは１サイクル毎に一定量ずつ加算され、目標入力回転速度ＮＩＮＴ* は所定の変化率で直線的に増大させられる。この変化率についても、急なダウンシフトで駆動力が低下することを防止しながら適度にダウンシフトさせるように、例えばアクセル操作量θacや本来の目標入力回転速度ＮＩＮＴなどをパラメータとして設定され、このダウンシフトに従って入力回転速度Ｎinは略直線的に上昇する。また、ステップＱ１１では、アクセル操作量θacおよび車速Ｖをパラメータとして前記図７から求められる本来の目標入力回転速度ＮＩＮＴから上記目標入力回転速度ＮＩＮＴ* を引き算した回転速度差（ＮＩＮＴ−ＮＩＮＴ* ）が予め定められた所定値ε（例えば数十〜１００ｒｐｍ程度）より小さくなったか否かを判断し、ＮＩＮＴ−ＮＩＮＴ* ＜εになるまでステップＱ１０を繰り返す。そして、ＮＩＮＴ−ＮＩＮＴ* ＜εになったら本制御を終了し、図７から求められる目標入力回転速度ＮＩＮＴに基づく通常の変速制御へ戻る。図１１の時間ｔ5 は、ＮＩＮＴ−ＮＩＮＴ* ＜εになってステップＱ１１の判断がＹＥＳになった時間である。
【００４１】
このように本実施例では、車両走行中にエンジン停止状態の「モータ走行モード（前進）」からエンジン１４を駆動源として走行する「直結走行モード」へ切り換える際に、エンジン回転速度Ｎｅが同期回転速度より僅かに大きい回転速度（Ｎin＋α1 ）を超えるまで、ステップＱ５で目標入力回転速度ＮＩＮＴ* ＝Ｎin＋α1 とされ、その目標入力回転速度ＮＩＮＴ* を用いて変速機１２の変速制御が行われるため、変速比γや入力回転速度Ｎinが略一定に維持され、エンジン回転速度Ｎｅが速やかに同期回転速度に到達するようになり、第２クラッチＣ２を係合させて「直結走行モード」によりエンジン１４を駆動源として大きな駆動力で走行できるようになるまでのモード切換時間（図１１における時間ｔ1 〜ｔ4 ）が短縮される。
【００４２】
また、本実施例では第２クラッチＣ２が係合させられるまでモータジェネレータ１６がアクセル操作量θacに応じて出力制御されるが、エンジン回転速度Ｎｅが回転速度（Ｎin＋α1 ）を超えるまで変速比γや入力回転速度Ｎinが略一定に維持されることにより、入力回転速度Ｎinと一致するモータ回転速度Ｎｍも略一定に維持されるようになり、モータ回転速度Ｎｍの上昇に伴うトルク低下が防止され、モード切換過渡時においてもモータジェネレータ１６の出力制御で運転者の出力要求量に応じて優れた駆動力性能が得られるとともに、モータ回転速度Ｎｍの上昇に伴うモータジェネレータ１６の騒音（うなり音）の増大が防止される。
【００４３】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるハイブリッド駆動制御装置を説明する概略構成図である。
【図２】図１のハイブリッド駆動制御装置の動力伝達系を示す骨子図である。
【図３】図１の油圧制御回路の一部を示す回路図である。
【図４】図１のハイブリッド駆動制御装置において成立させられる幾つかの走行モードと、クラッチおよびブレーキの作動状態との関係を説明する図である。
【図５】図４のＥＴＣ走行モード、直結走行モード、およびモータ走行モード（前進）における遊星歯車装置の各回転要素の回転速度の関係を示す共線図である。
【図６】後輪駆動用のリヤ側モータジェネレータを含む駆動装置全体を示す概略図である。
【図７】図１のＴ／ＭＥＣＵによって行われる変速機の変速制御で、目標入力回転速度ＮＩＮＴを算出するマップの一例を説明する図である。
【図８】図１のＴ／ＭＥＣＵによって行われる変速機の挟圧力制御で、必要油圧を算出するマップの一例を説明する図である。
【図９】図１のハイブリッド駆動制御装置において、「モータ走行モード（前進）」から「直結走行モード」へ切り換える際の作動を説明するフローチャートである。
【図１０】図９のモード切換時における変速機の変速制御を説明するフローチャートである。
【図１１】図９のモード切換時における各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートの一例である。
【符号の説明】
１０：ハイブリッド駆動制御装置（車両用駆動制御装置） １２：変速機 １４：エンジン（内燃機関、原動機） １６：モータジェネレータ（電動モータ） ６８：Ｔ／ＭＥＣＵ Ｃ２：第２クラッチ（動力断続機構） Ｎin：入力回転速度（同期回転速度） Ｎｅ：エンジン回転速度（原動機の回転速度）
ステップＲ２：モータ出力増大手段
ステップＱ４、Ｑ５：ダウンシフト制限手段
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用駆動制御装置に係り、特に、走行中に動力断続機構を接続して駆動源を切り換える際の変速制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関等の原動機と変速機との間に動力断続機構が設けられているとともに、その原動機とは別に変速機を介して駆動力を発生させることができる電動モータを備えている車両用ハイブリッド駆動装置が知られている。そして、このようなハイブリッド駆動装置の一種に、運転者の出力要求量が小さい時には動力断続機構を遮断するモータ走行モードで電動モータのみを駆動源として走行する一方、運転者の出力要求量が大きい時には動力断続機構を接続した原動機走行モードで原動機を駆動源として走行するようになっているものがある。特開平９−３２２３０５号公報に記載の装置はその一例で、運転者の出力要求量が急に大きくなってモータ走行モードから原動機走行モードへ切り換える際には、原動機が始動するまで電動モータの出力を一時的に増大させることにより、優れた応答性が得られるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しよとする課題】
しかしながら、運転者の出力要求量が大きくなった場合、一般に変速機はダウンシフトされるため、変速機の入力回転速度が高くなり、原動機が同期回転速度に達するまでの時間すなわちモード切換時間が長くなって、原動機による駆動力が得られるようになるまでに時間が掛かるという問題があった。また、変速機の入力回転速度が高くなると電動モータの回転速度も高くなるため、その分だけモータトルクが低下し、電動モータの出力増加や変速機のダウンシフトに拘らず、必ずしも駆動力の増大作用が十分に得られないとともに、回転速度の上昇で電動モータの騒音（うなり音）が大きくなるという別の問題も含んでいた。
【０００４】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、走行中に動力断続機構を接続して駆動源を切り換える際のモード切換時間を短縮して原動機による駆動力が速やかに得られるようにするとともに、モード切換中においても出力要求量に応じて大きな駆動力が得られるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 原動機として用いられる内燃機関と変速機との間に動力断続機構が設けられているとともに、その内燃機関とは別にその変速機を介して駆動力を発生させることができる電動モータを備えており、前記動力断続機構を遮断した状態で前記電動モータを用いて走行するモータ走行モードと、前記動力断続機構を接続して前記内燃機関を用いて走行する原動機走行モードとを有する車両において、(b) 車両走行中に運転者の出力要求量の増大に伴って前記モータ走行モードから前記動力断続機構を接続して前記原動機走行モードへ切り換えるとともに前記変速機をダウンシフトする際の駆動制御装置であって、(c) 前記モード切換時には、前記内燃機関の回転速度が前記変速機の入力回転速度に対応する同期回転速度と略一致するまでその変速機のダウンシフトを制限するダウンシフト制限手段と、(d) 前記モード切換時に、運転者の出力要求量に応じて前記電動モータの出力を増大させるモータ出力増大手段と、を有することを特徴とする。
なお、上記同期回転速度は、動力断続機構の変速機側および内燃機関側の係合部材の回転速度が互いに一致する場合の内燃機関の回転速度である。
【０００７】
【発明の効果】
このような車両用駆動制御装置においては、車両走行中にモータ走行モードから原動機走行モードへ切り換える際に、内燃機関の回転速度が同期回転速度と略一致するまでその変速機のダウンシフトが制限されるため、ダウンシフトによって変速機の入力回転速度が高くなることがなく、その入力回転速度に対して内燃機関の回転速度を速やかに同期させることができ、動力断続機構を接続して内燃機関による駆動力が得られるようになるまでのモード切換時間が短縮される。
【０００８】
また、内燃機関の回転速度が入力回転速度と略一致するまでは、変速機のダウンシフトが制限され、それに伴って電動モータの回転速度の上昇も制限されるため、モード切換時に運転者の出力要求量の増大に応じて電動モータの出力を増大させれば、その出力増大に応じて駆動力が増大させられ、出力要求量の増大に対応して優れた駆動力性能が得られるとともに、回転速度の上昇に伴う電動モータの騒音（うなり音）の増大が防止される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
変速機を介して駆動力を発生させることができる電動モータは、変速機と動力断続機構との間に直列に設けても良いが、動力伝達機構を介して内燃機関と並列に設けることもできるなど、種々の態様が可能である。
【００１０】
上記電動モータとしては、発電機としても機能するモータジェネレータが好適に用いられる。また、原動機としては、ガソリンエンジンなど燃料の燃焼で動力を発生する内燃機関が用いられる。
【００１１】
動力断続機構は、単にクラッチの係合、開放制御で動力伝達を接続、遮断するものでも良く、その場合は同期回転速度は変速機の入力回転速度と一致するが、遊星歯車装置などの複数の回転要素を有する歯車機構の連結状態をクラッチやブレーキにより切り換えて動力伝達を接続、遮断するものなど、種々の態様が可能である。クラッチやブレーキとしては、油圧などによって摩擦係合させられる摩擦係合装置が望ましい。
【００１２】
変速機は、ベルト式、トロイダル型など変速比を連続的に変化させることができる無段変速機でも、遊星歯車式や２軸噛合式などの有段変速機でも良く、制御装置によって電気的に変速比を変化させることができるものであれば良い。
【００１３】
ダウンシフト制限手段は、例えばダウンシフトを略禁止して変速比を略一定（有段変速機の場合は一定の変速段）に維持するように構成されるが、原動機走行モードでの走行時などモード切換時以外の通常のダウンシフトに比較して変速比の変化速度を小さくするだけでも良いなど、種々の態様を採用できる。また、内燃機関の回転速度が同期回転速度と略一致するまで実際のダウンシフトすなわち変速比の変化が制限されるようになっておれば良く、油圧アクチュエータによって変速制御される変速機のように応答遅れを有する場合には、その応答遅れ分だけ早くダウンシフト制御の制限を解除しても良い。なお、アップシフトについては必ずしも制限する必要はなく、モード切換時にアップシフトすることも可能である。
【００１４】
本発明は、(a) モード切換時に前記内燃機関の回転速度が前記同期回転速度を上回るように該内燃機関の出力を制御する同期手段と、(b) 該内燃機関の回転速度が同期回転速度を上回った状態で前記動力断続機構を接続する接続手段と、を有して構成することが望ましく、その場合は動力断続機構の接続時に駆動力がダウンして運転者に違和感を生じさせることがない。モータ出力増大手段は、例えば電動モータの許容最大出力を超えない範囲で運転者の出力要求量に応じて出力制御するように構成される。
【００１５】
原動機走行モードでは、内燃機関のみを駆動源として走行するようにしても良いが、内燃機関および電動モータの両方を駆動源として用いることもできる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である車両用のハイブリッド駆動制御装置１０を説明する概略構成図で、図２は変速機１２を含む骨子図であり、このハイブリッド駆動制御装置１０は、燃料の燃焼で動力を発生するエンジン１４、電動モータおよび発電機として用いられるモータジェネレータ１６、およびダブルピニオン型の遊星歯車装置１８を備えて構成されており、車両に横置きに搭載されて使用される。遊星歯車装置１８のサンギヤ１８ｓにはエンジン１４が連結され、キャリア１８ｃにはモータジェネレータ１６が連結され、リングギヤ１８ｒは第１ブレーキＢ１を介してケース２０に連結されるようになっている。また、キャリア１８ｃは第１クラッチＣ１を介して変速機１２の入力軸２２に連結され、リングギヤ１８ｒは第２クラッチＣ２を介して入力軸２２に連結されるようになっている。上記エンジン１４は内燃機関で原動機に相当する。
【００１７】
上記クラッチＣ１、Ｃ２および第１ブレーキＢ１は、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる湿式多板式の油圧式摩擦係合装置で、油圧制御回路２４から供給される作動油によって摩擦係合させられるようになっている。図３は、油圧制御回路２４の要部を示す図で、電動ポンプを含む電動式油圧発生装置２６で発生させられた元圧ＰＣが、マニュアルバルブ２８を介してシフトレバー３０（図１参照）のシフトポジションに応じて各クラッチＣ１、Ｃ２、ブレーキＢ１へ供給されるようになっている。シフトレバー３０は、運転者によって操作されるシフト操作部材で、本実施例では「Ｂ」、「Ｄ」、「Ｎ」、「Ｒ」、「Ｐ」の５つのシフトポジションに選択操作されるようになっており、マニュアルバルブ２８はケーブルやリンク等を介してシフトレバー３０に連結され、そのシフトレバー３０の操作に従って機械的に切り換えられるようになっている。
【００１８】
「Ｂ」ポジションは、前進走行時に変速機１２のダウンシフトなどにより比較的大きな動力源ブレーキが発生させられるシフトポジションで、「Ｄ」ポジションは前進走行するシフトポジションであり、これ等のシフトポジションでは出力ポート２８ａからクラッチＣ１およびＣ２へ元圧ＰＣが供給される。第１クラッチＣ１へは、シャトル弁３１を介して元圧ＰＣが供給されるようになっている。
「Ｎ」ポジションは動力源からの動力伝達を遮断するシフトポジションで、「Ｒ」ポジションは後進走行するシフトポジションで、「Ｐ」ポジションは動力源からの動力伝達を遮断するとともに図示しないパーキングロック装置により機械的に駆動輪の回転を阻止するシフトポジションであり、これ等のシフトポジションでは出力ポート２８ｂから第１ブレーキＢ１へ元圧ＰＣが供給される。出力ポート２８ｂから出力された元圧ＰＣは戻しポート２８ｃへも入力され、上記「Ｒ」ポジションでは、その戻しポート２８ｃから出力ポート２８ｄを経てシャトル弁３１から第１クラッチＣ１へ元圧ＰＣが供給されるようになっている。
【００１９】
クラッチＣ１、Ｃ２、およびブレーキＢ１には、それぞれコントロール弁３２、３４、３６が設けられ、それ等の油圧ＰC1、ＰC2、ＰB1が制御されるようになっている。クラッチＣ１の油圧ＰC1についてはＯＮ−ＯＦＦ弁３８によって調圧され、クラッチＣ２およびブレーキＢ１についてはリニアソレノイド弁４０によって調圧されるようになっている。
【００２０】
そして、上記クラッチＣ１、Ｃ２、およびブレーキＢ１の作動状態に応じて、図４に示す各走行モードが成立させられる。すなわち、「Ｂ」ポジションまたは「Ｄ」ポジションでは、「ＥＴＣ走行モード」、「直結走行モード」、「モータ走行モード（前進）」の何れかが成立させられ、「ＥＴＣ走行モード」では、第２クラッチＣ２を係合するとともに第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１を開放した状態、言い換えればサンギヤ１８ｓ、キャリア１８ｃ、およびリングギヤ１８ｒが相対回転可能な状態で、エンジン１４およびモータジェネレータ１６を共に作動させてサンギヤ１８ｓおよびキャリア１８ｃにトルクを加え、リングギヤ１８ｒを回転させて車両を前進走行させる。「直結走行モード」では、クラッチＣ１、Ｃ２を係合するとともに第１ブレーキＢ１を開放した状態で、エンジン１４を作動させて車両を前進走行させる。また、「モータ走行モード（前進）」では、第１クラッチＣ１を係合するとともに第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１を開放した状態で、モータジェネレータ１６を作動させて車両を前進走行させる。「モータ走行モード（前進）」ではまた、アクセルＯＦＦ時などにモータジェネレータ１６を回生制御することにより、車両の運動エネルギーで発電してバッテリ４２（図１参照）を充電するとともに車両に制動力を発生させることができる。
【００２１】
図５は、上記前進モードにおける遊星歯車装置１８の作動状態を示す共線図で、「Ｓ」はサンギヤ１８ｓ、「Ｒ」はリングギヤ１８ｒ、「Ｃ」はキャリア１８ｃを表しているとともに、それ等の間隔はギヤ比ρ（＝サンギヤ１８ｓの歯数／リングギヤ１８ｒの歯数）によって定まる。具体的には、「Ｓ」と「Ｃ」の間隔を１とすると、「Ｒ」と「Ｃ」の間隔がρになり、本実施例ではρが０．６程度である。また、(a) のＥＴＣ走行モードにおけるトルク比は、エンジントルクＴｅ：ＣＶＴ入力軸トルクＴin：モータトルクＴｍ＝ρ：１：１−ρであり、モータトルクＴｍはエンジントルクＴｅより小さくて済むとともに、定常状態ではそれ等のモータトルクＴｍおよびエンジントルクＴｅを加算したトルクがＣＶＴ入力軸トルクＴinになる。ＣＶＴは無段変速機の意味であり、本実施例では変速機１２としてベルト式無段変速機が設けられている。
【００２２】
図４に戻って、「Ｎ」ポジションまたは「Ｐ」ポジションでは、「ニュートラル」または「充電・Ｅｎｇ始動モード」の何れかが成立させられ、「ニュートラル」ではクラッチＣ１、Ｃ２および第１ブレーキＢ１の何れも開放する。「充電・Ｅｎｇ始動モード」では、クラッチＣ１、Ｃ２を開放するとともに第１ブレーキＢ１を係合し、モータジェネレータ１６を逆回転させてエンジン１４を始動したり、エンジン１４により遊星歯車装置１８を介してモータジェネレータ１６を回転駆動するとともにモータジェネレータ１６を回生制御して発電し、バッテリ４２（図１参照）を充電したりする。
【００２３】
「Ｒ」ポジションでは、「モータ走行モード（後進）」または「フリクション走行モード」が成立させられ、「モータ走行モード（後進）」では、第１クラッチＣ１を係合するとともに第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１を開放した状態で、モータジェネレータ１６を逆方向へ回転駆動してキャリア１８ｃ更には入力軸２２を逆回転させることにより車両を後進走行させる。「フリクション走行モード」は、第１クラッチＣ１を係合するとともに第２クラッチＣ２を開放した状態でエンジン１４を作動させ、サンギヤ１８ｓを正方向へ回転させるとともに、そのサンギヤ１８ｓの回転に伴ってリングギヤ１８ｒが正方向へ回転させられている状態で、第１ブレーキＢ１をスリップ係合させてそのリングギヤ１８ｒの回転を制限することにより、キャリア１８ｃに逆方向の回転力を作用させて後進走行を行うものであり、同時にモータジェネレータ１６を逆方向へ回転駆動（力行制御）するようにしても良い。
【００２４】
前記変速機１２はベルト式無段変速機（ＣＶＴ）で、その出力軸４４からカウンタ歯車４６を経て差動装置４８のリングギヤ５０に動力が伝達され、その差動装置４８により左右の駆動輪（前輪）５２に動力が分配される。変速機１２は、一対の可変プーリ１２ａ、１２ｂおよびそれ等に巻き掛けられた伝動ベルトを備えており、プライマリ側（入力側）の可変プーリ１２ａの油圧シリンダによってＶ溝幅が変更されることにより変速比γ（＝入力回転速度Ｎin／出力回転速度Ｎout ）が連続的に変化させられるとともに、セカンダリ側（出力側）の可変プーリ１２ｂの油圧シリンダによってベルト挟圧力（張力）が調整されるようになっている。前記油圧制御回路２４は、変速機１２の変速比γやベルト張力を制御するための回路を備えており、共通の電動式油圧発生装置２６から作動油が供給される。
【００２５】
本実施例のハイブリッド駆動制御装置１０は、図１に示すＨＶＥＣＵ６０によって走行モードが切り換えられるようになっている。ＨＶＥＣＵ６０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えていて、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を実行することにより、電子スロットルＥＣＵ６２、エンジンＥＣＵ６４、Ｍ／ＧＥＣＵ６６、Ｔ／ＭＥＣＵ６８、前記油圧制御回路２４のＯＮ−ＯＦＦ弁３８、リニアソレノイド弁４０、エンジン１４のスタータ７０などを制御する。電子スロットルＥＣＵ６２はエンジン１４の電子スロットル弁７２を開閉制御するもので、エンジンＥＣＵ６４はエンジン１４の燃料噴射量や可変バルブタイミング機構、点火時期などによりエンジン出力を制御するもので、Ｍ／ＧＥＣＵ６６はインバータ７４を介してモータジェネレータ１６の力行トルクや回生制動トルク等を制御するもので、Ｔ／ＭＥＣＵ６８は変速機１２の変速比γやベルト張力などを制御するものである。前記油圧制御回路２４は、変速機１２の変速比γやベルト張力を制御するための回路を備えている。スタータ７０は電動モータで、モータ軸に設けられたピニオンをエンジン１４のフライホイール等に設けられたリングギヤに噛み合わせてエンジン１４をクランキングするものである。
【００２６】
上記ＨＶＥＣＵ６０には、アクセル操作量センサ７６からアクセル操作部材としてのアクセルペダル７８の操作量θacを表す信号が供給されるとともに、シフトポジションセンサ８０からシフトレバー３０の操作ポジション（シフトポジション）を表す信号が供給される。また、エンジン回転速度センサ８２、モータ回転速度センサ８４、入力回転速度センサ８６、出力回転速度センサ８８から、それぞれエンジン回転速度（回転数）Ｎｅ、モータ回転速度（回転数）Ｎｍ、入力回転速度（入力軸２２の回転速度）Ｎin、出力回転速度（出力軸４４の回転速度）Ｎout を表す信号がそれぞれ供給される。この他、バッテリ４２の蓄電量ＳＯＣなど、運転状態を表す種々の信号が供給されるようになっている。出力回転速度Ｎout は車速Ｖに対応する。
【００２７】
また、本実施例では図６に示すように、上記ハイブリッド駆動制御装置１０の他に第２の駆動源としてリヤ側モータジェネレータ９０を備えており、インバータ９２を介して前記バッテリ４２に電気的に接続され、力行制御および回生制御されるようになっている。モータジェネレータ９０は差動装置９４を介して左右の後輪９６に機械的に連結され、力行制御されることにより後輪９６を回転駆動するとともに、回生制御により後輪９６に回生制動力を作用させる。このリヤ側モータジェネレータ９０も前記ＨＶＥＣＵ６０によって制御されるようになっており、例えば車両発進時や低μ路走行時など所定の条件下で前輪５２に加えて後輪９６を回転駆動するようになっている。
【００２８】
ここで、前記Ｔ／ＭＥＣＵ６８は、ＨＶＥＣＵ６０と同様にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えていて、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を実行するもので、ＨＶＥＣＵ６０から入力回転速度Ｎinや出力回転速度Ｎout 、アクセル操作量θacなどの各種の情報を読み込むとともに、変速機１２の変速制御や挟圧力制御に関する信号処理を行い、指令信号をＨＶＥＣＵ６０に出力することにより、その指令信号に従って油圧制御回路２４を制御したり、或いはＴ／ＭＥＣＵ６８により直接油圧制御回路２４を制御したりすることにより、変速機１２の変速制御や挟圧力制御を行う。すなわち、このＴ／ＭＥＣＵ６８を主体として変速機１２の制御装置が構成されているのである。
【００２９】
上記変速制御は、例えば図７に示すようにアクセル操作量θacおよび車速Ｖ（出力回転速度Ｎout に対応）をパラメータとして予め定められたマップから目標入力回転速度ＮＩＮＴを算出し、実際の入力回転速度Ｎinが目標入力回転速度ＮＩＮＴと一致するように、入力側可変プーリ１２ａの油圧シリンダの油圧をフィードバック制御する。図７のγmax は最大変速比で、γmin は最小変速比である。また、変速機１２の挟圧力制御は、一対の可変プーリ１２ａ、１２ｂに巻き掛けられた伝動ベルトが滑りを生じないように出力側可変プーリ１２ｂの油圧シリンダの油圧を制御するもので、例えば図８に示すように伝達トルクに対応するアクセル操作量θacおよび変速比γをパラメータとして予め定められたマップから必要油圧（ベルト挟圧力に相当）を算出し、その必要油圧に応じて出力側可変プーリ１２ｂの油圧シリンダの油圧制御を行う。
【００３０】
一方、図９は、シフトレバー３０が「Ｄ」ポジションまたは「Ｂ」ポジションへ操作されている前進走行時に、エンジン停止状態の「モータ走行モード（前進）」からエンジン１４を駆動源として走行する「直結走行モード」へ切り換える際の作動を説明するフローチャートで、ＨＶＥＣＵ６０、エンジンＥＣＵ６４、およびＭ／ＧＥＣＵ６６による信号処理を主体として実行される。また、図１０は、そのモード切換時における変速機１２の変速制御を説明するフローチャートで、Ｔ／ＭＥＣＵ６８による信号処理を主体として実行され、図１１は、そのモード切換時における各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートである。
【００３１】
図９のステップＲ１では、「モータ走行モード（前進）」から「直結走行モード」へのモード切換判断が行われたか否かを判断する。このモード切換判断は、アクセル操作量θacや車速Ｖ、バッテリ４２の蓄電量ＳＯＣなどに基づいて行われ、例えばアクセルペダル７８が踏込み操作されていないアクセルＯＦＦの惰性走行において「モータ走行モード（前進）」で所定車速以上で走行している状態でアクセルペダル７８が踏込み操作され、アクセル操作量θacおよび車速Ｖから求められる運転者の出力要求量が所定値を超えた場合に「直結走行モード」へ切り換える旨の判断が為される。図１１の時間ｔ1 は、このモード切換判断が為された時間で、アクセルペダル７８がアクセルＯＦＦから全開まで踏込み操作されることにより、モード切換判断が為された場合である。「直結走行モード」は原動機走行モードに相当する。
【００３２】
上記モード切換判断が為されるとステップＲ２を実行し、許容最大出力を超えない範囲でアクセル操作量θacに応じてモータジェネレータ１６の出力制御を行う。リヤ側のモータジェネレータ９０についても、併せて力行制御するようにしても良い。ステップＲ２はモータ出力増大手段として機能しており、アクセル操作量θacに応じてモータジェネレータ１６（および９０）の出力が増大させられることにより、モード切換でエンジン１４による駆動力が得られる前においても所定の駆動力性能が得られる。また、アクセル操作量θacおよび車速Ｖをパラメータとする運転者の要求駆動力によりモータトルクを増加してもよい。
【００３３】
ステップＲ３では、スタータ７０によりエンジン１４をクランキングして始動するとともに、同期回転速度である入力回転速度Ｎin（モータ回転速度Ｎｍと同じ）より所定回転速度（例えば２００ｒｐｍ程度）だけ高い回転速度を目標回転速度として、エンジン１４の出力制御を行う。このモード切換では、「直結走行モード」を成立させるために係合制御される第２クラッチＣ２が動力断続機構として機能しており、その第２クラッチＣ２の係合要素の回転速度が一致する時のエンジン回転速度Ｎｅが同期回転速度で、この場合は入力回転速度Ｎinと一致し、ステップＲ３ではエンジン回転速度Ｎｅを同期回転速度まで速やかに上昇させるために、その同期回転速度（入力回転速度Ｎin）より少し高い回転速度を目標回転速度として電子スロットル弁７２などをフィードバック制御するのである。
ステップＲ３は同期手段として機能している。
【００３４】
ステップＲ４では、リニアソレノイド弁４０を制御してコントロール弁３４から第２クラッチＣ２に対して作動油のファーストフィル（急速充填）を行うとともに、所定の低圧待機の状態となるように第２クラッチＣ２の油圧ＰC2を制御することにより、リターンスプリングに抗して第２クラッチＣ２を係合直前の状態に保持する。図１１における油圧ＰC2の欄のＡ部はファーストフィル部分で、Ｂ部は低圧待機部分である。
【００３５】
ステップＲ５では、エンジン回転速度Ｎｅが入力回転速度Ｎinを超えたか否かを判断し、Ｎｅ≦Ｎinの間は第２クラッチＣ２の油圧ＰC2を前記低圧待機の状態に保持する。そして、Ｎｅ＞ＮinになったらステップＲ６を実行し、リニアソレノイド弁４０を制御してコントロール弁３４から第２クラッチＣ２に対して作動油を供給することにより、油圧ＰC2がアキュムレータの油圧特性などに応じて漸増させられ、第２クラッチＣ２の係合トルクが徐々に増大させられる。このステップＲ６は接続手段として機能しており、このようにエンジン回転速度Ｎｅが入力回転速度Ｎinを超えてから第２クラッチＣ２の係合制御が行われると、第２クラッチＣ２の接続時に駆動力が低下して運転者に違和感を生じさせることがない。図１１の時間ｔ2 は、エンジン回転速度Ｎｅが入力回転速度Ｎinを上回ってステップＲ５の判断がＹＥＳ（肯定）になった時間である。なお、入力回転速度Ｎinの代わりにモータ回転速度Ｎｍを用いて判断しても良い。
【００３６】
ステップＲ７では、上記第２クラッチＣ２の係合制御によりエンジン回転速度Ｎｅが入力回転速度Ｎinと略一致したか否かを判断し、両者が略一致したらステップＲ８でリニアソレノイド弁４０によりコントロール弁３４を全開することにより、油圧ＰC2をライン油圧ＰL まで上昇させて第２クラッチＣ２を完全係合させる。これにより「直結走行モード」になり、続くステップＲ９ではアクセル操作量θacに応じてエンジン１４の出力制御を行うとともに、モータジェネレータ１６（および９０）の作動を停止し、エンジン１４を駆動源として大きな駆動力で走行できるようになる。図１１の時間ｔ3 は、エンジン回転速度Ｎｅが入力回転速度Ｎinと略一致してステップＲ７の判断がＹＥＳ（肯定）になった時間である。
【００３７】
また、図１０のステップＱ１では、前記ステップＲ１と同様にして「モータ走行モード（前進）」から「直結走行モード」へのモード切換判断が為されたか否かを判断し、このモード切換判断が為された場合には、ステップＱ２でダウンシフト緩和条件を満足するか否かを判断する。ダウンシフト緩和条件は、前記図７に示すマップに従って行われる通常のダウンシフトを制限する本制御を実行する実行条件で、具体的にはアクセル操作量θacが所定値以上で且つそのアクセル操作量θacの変化速度が所定値以上であることで、例えばアクセルＯＦＦの状態からアクセルペダル７８が略全開まで踏込み操作された場合など、通常の変速制御では変速比γを急増させる急ダウンシフトが行われる場合である。そして、上記ステップＱ１、Ｑ２を共に満足する場合にステップＱ３以下を実行する。
【００３８】
ステップＱ３では、フラグｓｔｅｐを「０」にするとともに、現在（図１１の時間ｔ1 ）の入力回転速度Ｎinを基準回転速度Ｎin０に設定し、ステップＱ４では、エンジン回転速度Ｎｅが同期回転速度である入力回転速度Ｎinに予め定められた所定値α1 を加えた回転速度（Ｎin＋α1 ）を上回ったか否かを判断する。
所定値α1 は例えば３０〜５０ｒｐｍ程度の値で、ステップＱ４は実質的にエンジン回転速度Ｎｅが入力回転速度Ｎinを上回ったか否かを判断するステップである。そして、Ｎｅ≦Ｎin＋α1 の場合は、ステップＱ５で目標入力回転速度ＮＩＮＴ* としてＮin＋α1 を設定し、その目標入力回転速度ＮＩＮＴ* を前記目標入力回転速度ＮＩＮＴの代わりに用いて変速機１２の変速制御を行うとともに、ステップＱ６でフラグｓｔｅｐを「１」にしてステップＱ４の判断を繰り返す。
所定値α1 は３０〜５０ｒｐｍ程度の極小さな値であるため、Ｎｅ＞Ｎin＋α1 になってステップＱ４の判断がＹＥＳになるまでは実質的にダウンシフトが禁止され、現在の変速比γが略維持されることになる。図１１の回転速度の欄に示されている破線は目標入力回転速度ＮＩＮＴ* で、エンジン回転速度Ｎｅが入力回転速度Ｎinを上回る時間ｔ2 までは入力回転速度Ｎinより所定値α1 だけ高い略一定の値に維持される。上記ステップＱ４およびＱ５はダウンシフト制限手段として機能している。なお、入力回転速度Ｎinは、モータジェネレータ１６の出力増大制御によって厳密には僅かに上昇し、それに伴って目標入力回転速度ＮＩＮＴ* も僅かに上昇する。
【００３９】
Ｎｅ＞Ｎin＋α1 になってステップＱ４の判断がＹＥＳになるとステップＱ７を実行し、フラグｓｔｅｐが「１」か否かを判断する。図１１の時間ｔ2 はステップＱ４の判断がＹＥＳになった時間と略一致する。そして、ｓｔｅｐ＝０の場合、すなわち「モータ走行モード」でもエンジン１４が作動状態であった場合には、直ちにステップＱ１０を実行するが、ｓｔｅｐ＝１の場合はステップＱ８、Ｑ９を実行する。ステップＱ８では、前記基準回転速度Ｎin０に所定値α2 を加算した回転速度（Ｎin０＋α2 ）を目標入力回転速度ＮＩＮＴ* に設定し、その目標入力回転速度ＮＩＮＴ* を前記目標入力回転速度ＮＩＮＴの代わりに用いて変速機１２の変速制御を行う。所定値α2 は、急なダウンシフトで駆動力が低下することを防止しながら適度にダウンシフトさせるためのもので、本制御の開始時（ステップＱ２の判断がＹＥＳになった時）のアクセル操作量θacやその変化速度をパラメータとして、それ等の値が大きい時程大きな値が設定され、このダウンシフトに従って入力回転速度Ｎinが上昇する。また、ステップＱ９では、上記目標入力回転速度ＮＩＮＴ* から実際の入力回転速度Ｎinを引き算した回転速度差（ＮＩＮＴ* −Ｎin）が予め定められた所定値α3 （例えば数十〜１００ｒｐｍ程度）より小さくなったか否かを判断し、ダウンシフトにより入力回転速度Ｎinが上昇してＮＩＮＴ* −Ｎin＜α3 になったらステップＱ１０を実行する。
図１１の時間ｔ4 は、ＮＩＮＴ* −Ｎin＜α3 になってステップＱ９の判断がＹＥＳになった時間である。
【００４０】
ステップＱ１０では、基準回転速度Ｎin０に前記所定値α2 およびスウィープ量ΔＮを加算した回転速度（Ｎin０＋α2 ＋ΔＮ）を目標入力回転速度ＮＩＮＴ* に設定し、その目標入力回転速度ＮＩＮＴ* を前記目標入力回転速度ＮＩＮＴの代わりに用いて変速機１２の変速制御を行う。スウィープ量ΔＮは１サイクル毎に一定量ずつ加算され、目標入力回転速度ＮＩＮＴ* は所定の変化率で直線的に増大させられる。この変化率についても、急なダウンシフトで駆動力が低下することを防止しながら適度にダウンシフトさせるように、例えばアクセル操作量θacや本来の目標入力回転速度ＮＩＮＴなどをパラメータとして設定され、このダウンシフトに従って入力回転速度Ｎinは略直線的に上昇する。また、ステップＱ１１では、アクセル操作量θacおよび車速Ｖをパラメータとして前記図７から求められる本来の目標入力回転速度ＮＩＮＴから上記目標入力回転速度ＮＩＮＴ* を引き算した回転速度差（ＮＩＮＴ−ＮＩＮＴ* ）が予め定められた所定値ε（例えば数十〜１００ｒｐｍ程度）より小さくなったか否かを判断し、ＮＩＮＴ−ＮＩＮＴ* ＜εになるまでステップＱ１０を繰り返す。そして、ＮＩＮＴ−ＮＩＮＴ* ＜εになったら本制御を終了し、図７から求められる目標入力回転速度ＮＩＮＴに基づく通常の変速制御へ戻る。図１１の時間ｔ5 は、ＮＩＮＴ−ＮＩＮＴ* ＜εになってステップＱ１１の判断がＹＥＳになった時間である。
【００４１】
このように本実施例では、車両走行中にエンジン停止状態の「モータ走行モード（前進）」からエンジン１４を駆動源として走行する「直結走行モード」へ切り換える際に、エンジン回転速度Ｎｅが同期回転速度より僅かに大きい回転速度（Ｎin＋α1 ）を超えるまで、ステップＱ５で目標入力回転速度ＮＩＮＴ* ＝Ｎin＋α1 とされ、その目標入力回転速度ＮＩＮＴ* を用いて変速機１２の変速制御が行われるため、変速比γや入力回転速度Ｎinが略一定に維持され、エンジン回転速度Ｎｅが速やかに同期回転速度に到達するようになり、第２クラッチＣ２を係合させて「直結走行モード」によりエンジン１４を駆動源として大きな駆動力で走行できるようになるまでのモード切換時間（図１１における時間ｔ1 〜ｔ4 ）が短縮される。
【００４２】
また、本実施例では第２クラッチＣ２が係合させられるまでモータジェネレータ１６がアクセル操作量θacに応じて出力制御されるが、エンジン回転速度Ｎｅが回転速度（Ｎin＋α1 ）を超えるまで変速比γや入力回転速度Ｎinが略一定に維持されることにより、入力回転速度Ｎinと一致するモータ回転速度Ｎｍも略一定に維持されるようになり、モータ回転速度Ｎｍの上昇に伴うトルク低下が防止され、モード切換過渡時においてもモータジェネレータ１６の出力制御で運転者の出力要求量に応じて優れた駆動力性能が得られるとともに、モータ回転速度Ｎｍの上昇に伴うモータジェネレータ１６の騒音（うなり音）の増大が防止される。
【００４３】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるハイブリッド駆動制御装置を説明する概略構成図である。
【図２】図１のハイブリッド駆動制御装置の動力伝達系を示す骨子図である。
【図３】図１の油圧制御回路の一部を示す回路図である。
【図４】図１のハイブリッド駆動制御装置において成立させられる幾つかの走行モードと、クラッチおよびブレーキの作動状態との関係を説明する図である。
【図５】図４のＥＴＣ走行モード、直結走行モード、およびモータ走行モード（前進）における遊星歯車装置の各回転要素の回転速度の関係を示す共線図である。
【図６】後輪駆動用のリヤ側モータジェネレータを含む駆動装置全体を示す概略図である。
【図７】図１のＴ／ＭＥＣＵによって行われる変速機の変速制御で、目標入力回転速度ＮＩＮＴを算出するマップの一例を説明する図である。
【図８】図１のＴ／ＭＥＣＵによって行われる変速機の挟圧力制御で、必要油圧を算出するマップの一例を説明する図である。
【図９】図１のハイブリッド駆動制御装置において、「モータ走行モード（前進）」から「直結走行モード」へ切り換える際の作動を説明するフローチャートである。
【図１０】図９のモード切換時における変速機の変速制御を説明するフローチャートである。
【図１１】図９のモード切換時における各部の作動状態の変化を説明するタイムチャートの一例である。
【符号の説明】
１０：ハイブリッド駆動制御装置（車両用駆動制御装置） １２：変速機 １４：エンジン（内燃機関、原動機） １６：モータジェネレータ（電動モータ） ６８：Ｔ／ＭＥＣＵ Ｃ２：第２クラッチ（動力断続機構） Ｎin：入力回転速度（同期回転速度） Ｎｅ：エンジン回転速度（原動機の回転速度）
ステップＲ２：モータ出力増大手段
ステップＱ４、Ｑ５：ダウンシフト制限手段
Claims (1)
- 原動機として用いられる内燃機関と変速機との間に動力断続機構が設けられているとともに、該内燃機関とは別に該変速機を介して駆動力を発生させることができる電動モータを備えており、前記動力断続機構を遮断した状態で前記電動モータを用いて走行するモータ走行モードと、前記動力断続機構を接続して前記内燃機関を用いて走行する原動機走行モードとを有する車両において、
車両走行中に運転者の出力要求量の増大に伴って前記モータ走行モードから前記動力断続機構を接続して前記原動機走行モードへ切り換えるとともに前記変速機をダウンシフトする際の駆動制御装置であって、
前記モード切換時には、前記内燃機関の回転速度が前記変速機の入力回転速度に対応する同期回転速度と略一致するまで該変速機のダウンシフトを制限するダウンシフト制限手段と、
前記モード切換時に、運転者の出力要求量に応じて前記電動モータの出力を増大させるモータ出力増大手段と、
を有することを特徴とする車両用駆動制御装置。
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