ハイブリッド車両の駆動制御装置
【課題】モータ体格を増大させることなく固定変速比モードから無段変速モードへの変速モードの切り替えを円滑に進行させる。
【解決手段】ハイブリッド車両の駆動制御装置は、駆動軸の出力トルクの境界値を決定する境界値決定手段と、決定された境界値に基づいて、駆動軸の出力トルクを要求駆動力に対応する要求トルクに維持することが可能となる内燃機関の出力トルクの範囲を決定する範囲決定手段と、要求駆動力の変化に伴う要求トルクの変化に伴って内燃機関の出力トルクが変化する過程において、決定された範囲内のトルク値で内燃機関の出力トルクを固定する固定手段と、要求トルクと固定された内燃機関の出力トルクとの差分を電力の入出力により補償する補償制御手段と、内燃機関の出力トルクが固定され且つ差分が補償された状態において、変速モードを切り替える切り替え制御手段とを具備する。
【解決手段】ハイブリッド車両の駆動制御装置は、駆動軸の出力トルクの境界値を決定する境界値決定手段と、決定された境界値に基づいて、駆動軸の出力トルクを要求駆動力に対応する要求トルクに維持することが可能となる内燃機関の出力トルクの範囲を決定する範囲決定手段と、要求駆動力の変化に伴う要求トルクの変化に伴って内燃機関の出力トルクが変化する過程において、決定された範囲内のトルク値で内燃機関の出力トルクを固定する固定手段と、要求トルクと固定された内燃機関の出力トルクとの差分を電力の入出力により補償する補償制御手段と、内燃機関の出力トルクが固定され且つ差分が補償された状態において、変速モードを切り替える切り替え制御手段とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、固定変速比モードと無段変速モードとの間で変速モードを切り替え可能なハイブリッド車両を制御する、ハイブリッド車両の駆動制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【0002】
この種の装置に関連する技術思想として、例えば、特許文献1には、固定変速比モードから無段変速モードへの切り替わり時において、エンジントルクを一定に保ち、モータの駆動状態のみを変更して解放手段の制動トルクをゼロにしてから解放手段を解放し、その後にエンジンとモータとを協調させる点が開示されている。
【0003】
尚、特許文献2には、固定変速比モードと無段変速モードとを備えるハイブリッド車両において、固定変速比モードでの走行中に、要求駆動力をMG2で賄うことができる場合には要求駆動力をMG2で賄い、要求駆動力をMG2で賄うことが出来ない場合に固定変速比モードを無段変速モードに切り替える技術思想が開示されている。
【0004】
また、特許文献3には、固定変速比モードと無段変速モードとを備えるハイブリッド車両において、無段変速モードを固定変速比モードに切り替える場合に、エンジントルクを一定にしつつ要求駆動力に対する過不足分をモータにより出力する技術思想が開示されている。
【0005】
更に、特許文献4には、固定変速比モードと無段変速モードとを備えるハイブリッド車両において、固定変速比モード中にエンジントルクを高めて効率の良い運転点に変更し、その分のトルクをMG2で発電する技術思想が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2007−050776号公報
【特許文献2】特開2009−132190号公報
【特許文献3】特開2010−274735号公報
【特許文献4】特開2009−132186号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1に開示される装置においては、エンジントルクが一定に保たれるため、ドライバの要求駆動力を満たすために必要とされるモータのトルクが当該ドライバの要求駆動力に応じて変化することになる。ドライバの要求駆動力は、その時間変化率も絶対値も多様であり、如何なる場合にも対応しようとすれば必然的にモータ体格の増大が避けられない。モータ体格の増大は、設置スペースやコストの点から見ると好ましくない。
【0008】
一方、このような設置スペースやコストの面を慮ってモータ体格に制限を設ければ、必然的にドライバの要求駆動力変化が大きい場合においてモータに要求される動作がモータの補償可能範囲を超えてしまい、この補償可能範囲を超えた条件時には駆動軸の出力トルクが不連続となって、ドライバに知覚され得る程度の比較的大きい物理衝撃が快適性を低下させる可能性がある。
【0009】
このような問題は、特許文献2及び特許文献3に開示される装置においても同様に発生し得る。特に、特許文献2に開示される装置では、固定変速比モードを無段変速モードに切り替える以前にモータを動作限界まで使用してしまっているため、変速モードの切り替え過程においてエンジントルクを固定することが出来ない。このため、クラッチ装置やブレーキ装置の解放処理を、エンジントルクが変化している状態で行わざるを得ず、とりわけドグクラッチ等の回転同期噛合式係合装置においては、一対の係合要素相互間で生じる所謂ガタ打ちと称される物理衝撃を緩和又は相殺するための反力要素の制御が難しくなる。
【0010】
一方、特許文献4に開示される技術思想は、変速モードの切り替え時に適用されるものではないから、変速モードの切り替え時において発生する上述の問題点を解決に導き得ない。
【0011】
即ち、上述した各種従来の技術には、固定変速比モードを無段変速モードへ切り替えるにあたって、モータの体格増大によるコストや設置面での問題と、変速モードの切り替えを実現するための係合装置の解放制御が円滑に進行しないことによる快適性の問題との両方を同時に解消することが困難であるという技術的問題点がある。
【0012】
本発明は、上述した技術的問題点に鑑みてなされたものであり、モータ体格を増大させることなく固定変速比モードから無段変速モードへの変速モードの切り替えを円滑に進行せしめ得るハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置は、内燃機関と、第1回転電機と、前記第1回転電機に連結された第1回転要素、前記内燃機関に連結された第2回転要素及び前記車軸に繋がる駆動軸に連結された第3回転要素を含む相互に差動作用をなす複数の回転要素を備えた動力伝達機構と、前記駆動軸との間でトルクの入出力が可能な第2回転電機と、一方が前記動力伝達機構における一の前記回転要素に連結され且つ他方が固定要素に連結される一対の係合要素を備え、前記一対の係合要素が解放状態にある場合に、前記動力伝達機構の変速モードとして、前記内燃機関の回転速度を前記駆動軸の回転速度に対し連続的に変化させることが可能な無段変速モードを実現し、前記一対の係合要素が係合状態にある場合に、前記内燃機関の回転速度と前記駆動軸の回転速度とが一義的関係となる固定変速比モードを実現する係合装置と、前記第1及び第2回転電機との間で電力の入出力が可能な蓄電手段とを備えてなるハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の駆動制御装置であって、ドライバの要求駆動力の変化に伴って前記固定変速比モードから前記無段変速モードへの前記変速モードの切り替え要求が生じた場合において、前記第2回転電機と前記蓄電手段との間の電力の入出力により補償可能な前記駆動軸の出力トルクの境界値を決定する境界値決定手段と、前記決定された境界値に基づいて、前記駆動軸の出力トルクを前記要求駆動力に対応する要求トルクに維持することが可能となる前記内燃機関の出力トルクの範囲を決定する範囲決定手段と、前記要求駆動力の変化に伴う前記要求トルクの変化に伴って前記内燃機関の出力トルクが変化する過程において、前記決定された範囲内のトルク値で前記内燃機関の出力トルクを固定する固定手段と、前記要求トルクと前記固定された内燃機関の出力トルクとの差分を前記電力の入出力により補償する補償制御手段と、前記内燃機関の出力トルクが固定され且つ前記差分が補償された状態において、前記変速モードを前記固定変速比モードから前記無段変速モードへ切り替える切り替え制御手段とを具備することを特徴とする(請求項1)。
【0014】
本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置は、本発明に係るハイブリッド車両を制御する装置であって、好適な一形態として、例えば、一又は複数のCPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、各種プロセッサ又は各種コントローラ等を備えた、単体或いは複数のECU(Electronic Controlled Unit)やコンピュータシステム等の形態を採り得る。また、これらには適宜ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等が付帯し得る。
【0015】
本発明に係るハイブリッド車両は、駆動軸に対しトルクを供給可能な動力要素として、燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等、その物理的、機械的又は電気的構成を問わない各種の態様を採り得る、燃料の燃焼により動力を生成可能な機関としての内燃機関と、各々が力行及び発電(即ち、電力回生である)可能な、各種モータジェネレータ等の第1及び第2回転電機とを備える。また、本発明に係るハイブリッド車両は、これら動力要素としての内燃機関並びに第1及び第2回転電機と、車軸に直結された或いは各種ギア機構を介して間接的に連結された駆動軸との間のトルク伝達を可能とする動力伝達機構を備える。
【0016】
動力伝達機構は、第1回転電機に連結された第1回転要素と、内燃機関に連結された第2回転要素と、駆動軸に連結された第3回転要素とを少なくとも含む、相互に差動作用をなす複数の回転要素を備えた、好適には回転二自由度の差動機構として構成される。動力伝達機構に備わる回転要素或いは差動機構の数量は多義的であり、動力伝達機構は、例えば、遊星歯車機構等の各種差動ギア機構を一又は複数備えてもよい。複数の遊星歯車機構を含む場合、各遊星歯車機構を構成する回転要素の一部が複数の遊星歯車機構相互間で適宜共有されていてもよい。
【0017】
動力伝達機構における回転要素相互間の差動作用に鑑みれば、第1回転電機に連結された第1回転要素は、内燃機関に反力トルクを与える反力要素として機能する。第2回転要素を介して動力伝達機構に入力される内燃機関のトルクは、この反力トルクに対応する一部の直行トルクが、第3回転要素を介して駆動軸に伝達される。このような構成においては、第1回転電機により、内燃機関の機関回転速度と駆動軸の回転速度(車軸の回転速度と一義的である)との比たる変速比が、少なくとも所定の範囲で連続的に可変となり得る。即ち、動力伝達機構及び第1回転電機は、好適には一種の電気的CVT(Continuously Variable Transmission:無段変速装置)として機能する。この一種の電気的CVT状態が実現される動力伝達機構の変速モードは、本発明において適宜「無段変速モード」と呼称される。尚、無段変速モードによれば、第1回転電機による回転制御と、内燃機関のトルク制御とにより、内燃機関の動作点に比較的高い自由度が与えられる。この点を利用し、無段変速モードにおける内燃機関の動作点は、好適な一形態として、ハイブリッド車両全体の効率(例えば、内燃機関の熱効率、回転電機と蓄電手段との間の充放電効率、動力伝達機構のトルク分割作用によるトルク伝達効率等に関係する)が最大となる最適燃費動作点に制御されてもよい。
【0018】
一方、第2回転電機は、駆動軸と直結或いは各種ギア機構や係合機構等を介して間接的に連結され、駆動軸との間でトルクを入出力可能に構成される。第2回転電機は、例えば正回転領域において、例えば駆動輪、車軸及び駆動軸を順次介する動力伝達経路でトルクが入力された場合(即ち、負トルクである)等に、係る入力トルクを利用した電力回生が可能であり、また例えば正回転領域において駆動軸に対し正トルクを供給(即ち、力行)することにより、駆動軸の出力トルクとしての駆動軸トルクの少なくとも一部を負担することが可能である。本発明に係るハイブリッド車両は、例えば、ドライバのアクセル操作等により駆動軸に要求された駆動軸要求トルクに対する、先述した直行トルクの余剰分又は不足分を、適宜この第2回転電機により吸収又はアシストしつつ走行することができる。
【0019】
本発明に係るハイブリッド車両は、例えばドグクラッチ機構等の各種回転同期式係合機構を好適な一態様として採り得る係合装置を備える。係合装置は、一対の係合要素を備えており、この一対の係合要素が相互いに解放されてなる解放状態において、動力伝達機構の変速モードとして上述した無段変速モードを実現することができる。一方、この一対の係合要素は、一方が固定要素(即ち、ブレーキ要素)に、また他方が動力伝達機構の一回転要素に連結されており、これらが相互いに係合してなる係合状態において、当該一回転要素の回転をゼロ回転に固定することができる。動力伝達機構は、係合装置が、この係合状態を採る場合において、上述した変速比が一義的に決まる構成となっている。
【0020】
尚、係る変速比固定の作用に鑑みれば、係合装置の他方の係合要素は、少なくとも第2及び第3回転要素には連結されない。例えば、一対の係合要素の他方の係合要素が、第1回転要素に連結された場合、係合装置が係合状態を採ると、第1回転電機の回転は強制的にゼロ回転となり、車軸の回転に影響される駆動軸の回転と、上述した差動作用とによって、内燃機関の機関回転速度は一義的に固定される(尚、物理的な変速装置が介装されている場合には、変速装置の変速段の採り得るギア比の範囲では、変速比は多義的となり得るが、一の変速段についてみれば、機関回転速度と駆動軸の回転速度とは一義的である)。このような状態は、例えば「MG1ロック」等と称され得る。また、動力伝達機構の構成によっては、第1回転要素の回転を直接阻止せずとも、第1回転要素を固定回転状態に維持し、変速比を固定することが可能となる。例えば、動力伝達機構が、複数の差動機構を備え、一方の差動機構における複数の回転要素が、他方の差動機構における複数の回転要素と夫々連結される、四要素回転二自由度の差動機構として構成される場合、第1及び第2回転電機並びに内燃機関に連結されない残余の一回転要素の回転を阻止する構成とすれば、同様に変速比を固定することができる。
【0021】
ところで、係合装置により固定変速比モードが選択されている状態においては、内燃機関に対し、係合装置から物理的な反力を与えることができる。従って、固定変速比モードにおいては、第1回転電機による反力の付与は必要とされず、無駄な電力消費を回避する観点から、固定変速比モードにおいて、第1回転電機は、好適には非稼動状態に維持される。
【0022】
一方、固定変速比モードから無段変速モードへの変速モードの切り替え要求は多義的に生じ得るが、その一例として、ドライバがアクセルペダル操作等を介して要求する駆動力(ドライバ要求駆動力)が増加又は減少した場合にも、この種の切り替え要求は生じ得る。ドライバ要求駆動力が変化する過程において固定変速比モードを無段変速モードへ切り替える場合、切り替え前後における駆動軸トルクの不連続性及び係合装置における一対の係合要素相互間で生じる物理的衝撃に起因するトルクショック等を回避する必要から、第1回転電機から付与される反力トルクを正確に制御する必要が生じる。
【0023】
特に、係合装置がドグクラッチ等、一対の係合要素相互間でガタと称される間隙(遊びシロ)が生じる回転同期式の噛合装置においては、反力トルク移譲中のガタ打ち音やガタ打ちショックを緩和するために、その必要性は一層大きくなる。何故ならこの種の装置においては、一対の係合要素相互間にトルクが作用している状態では一対の係合要素を解放状態に移行することができず、必然的に、一対の係合要素相互間に作用するトルクを、ゼロトルク又は略ゼロトルク付近に維持する必要が生じるからである。例えば、第1回転電機の反力トルクの制御性が低いと、一対の係合要素の状態が、トルク作用状態とトルク非作用状態との間で頻繁に切り替わる結果となり、その都度、ガタ打ち音やガタ打ちショック等が発生し、快適性を著しく減じる結果を招来し得るのである。
【0024】
本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置は、係る課題を、境界値決定手段、範囲決定手段、固定手段、補償制御手段及び切り替え制御手段の作用により解決する。
【0025】
即ち、本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、ドライバの要求駆動力変化に伴って固定変速比モードから無段変速モードへの変速モードの切り替え要求が生じた場合において、境界値決定手段により駆動軸トルクの境界値が決定される。ここで、駆動軸トルクの境界値とは、第2回転電機と蓄電手段との間の電力の入出力(尚、電力の入力とは、即ち、第2回転電機による電力回生を意味し、電力の出力とは、即ち、第2回転電機による駆動軸トルクのアシストを意味する)によって調整することが可能な駆動軸トルクの値の限界値を意味しており、後述する内燃機関の出力トルクの固定措置によって駆動軸トルクが駆動軸要求トルクに対して余剰となる場合には回生側のトルクの限界値を、反対に駆動軸トルクが駆動軸要求トルクに対して不足する場合には力行側のトルクの限界値を、夫々意味する。
【0026】
尚、限界値とは、物理的又は電気的な制約に基づいて策定された仕様或いは定格上の動作限界に相当する値に限らず、その時点で適用される各種の制御則、或いはその時点で生じ得る各種の制約等に基づいた、制御上適宜定められ得る動作限界に相当する値であってもよい。
【0027】
一方、このような境界値が決定されると、この決定された境界値に基づいて、駆動軸トルクを駆動軸要求トルクに維持することが可能となる内燃機関の出力トルクの範囲が決定される。尚、「範囲が決定される」とは、範囲を実質上規定し得る上限値等が決定されることも含む概念である。この出力トルクの範囲は、端的に言えば、要求駆動力が低下していく過程(即ち、駆動軸要求トルクもまた低下していく)においては所定のトルク閾値未満のトルク範囲であり、要求駆動力が上昇していく過程(即ち、駆動軸要求トルクもまた上昇していく)においては、あるトルク閾値よりも大きいトルク範囲である。
【0028】
範囲決定手段によりこのような内燃機関の出力トルクの範囲が決定されると、固定手段により、この出力トルクの範囲内で内燃機関の出力トルクが固定される。また、この出力トルクの固定時点以降に生じ得る、駆動軸トルクと要求駆動軸トルクとの乖離は、補償制御手段により実現される、第2回転電機を介した電力回生或いはトルクアシストにより補償される。補償制御手段によるこのような駆動軸トルクの補償制御によって、駆動軸トルクは、表面上何ら問題無く駆動軸要求トルクに維持される。
【0029】
切り替え制御手段は、このように駆動軸トルクの補償制御により駆動軸トルクが駆動軸要求トルクに一致し、且つ、固定手段により内燃機関の出力トルクが先に決定された範囲内の値(理想的には、決定された範囲の上限値である。尚、これ以降、この値を適宜「固定トルク閾値」等と表現する)に固定されている状態で、係合装置を制御し、一対の係合要素を解放状態に移行せしめることによって、変速モードを固定変速比モードから無段変速モードへと切り替える。
【0030】
ここで、本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置は、主として二つの特徴的技術思想を有している。第1は、内燃機関の出力トルクが固定されることであり、第2は、内燃機関の出力トルクを固定するに際しての目標値が、その時点の蓄電手段及び第2回転電機の状態を考慮して決定されることである。
【0031】
第1の特徴的技術思想によれば、内燃機関の出力トルクが固定されることから、上述した第1回転電機の反力トルクの制御に要求される制御性が比較的低くて済む。これは、トルクの出力に燃料の燃焼過程を要する内燃機関の制御性が、PWM等の電力制御により駆動される第1回転電機の制御性と較べて明確に劣る点に鑑みれば明らかである。要求される制御性が相対的に低くて済めば、一対の係合要素をトルク非作用状態に維持することの困難性は緩和され、円滑且つ迅速に、係合装置を解放状態に移行せしめることができるのである。
【0032】
ところで、ドライバ要求駆動力に応じて固定変速比モードを終了させる必要がある場合、このように内燃機関の出力トルクを固定することによる利益を享受するにあたって何らの対策も講じられぬと、ドライバの運転操作に連動するドライバ要求駆動力は事前に予測不能であることから、第2回転電機に要求される入出力トルクが、第2回転電機の動作限界を超える可能性がある。このような現象が生じてしまうと、駆動軸トルクは不連続となるため、駆動軸トルクのトルク変動が快適性を著しく減じる可能性がある。その点に鑑みれば、第2回転電機の体格を予めこの種の現象の発生に耐え得る程度に増大させる必要が生じる。その結果、コスト面や車両搭載性の面で不利が生じる。
【0033】
第2の特徴的技術思想は、この点を考慮したものであり、第1の特徴的技術思想による実践上の利益を享受するため、内燃機関の出力トルクの固定値と、蓄電手段及び第2回転電機の状態との間に相関を持たせるものである。このような相関を持たせた効果は、実制御上、内燃機関の出力トルクを固定トルク閾値に固定するタイミングが可変となる点となって現れる。即ち、本発明は、第2回転電機の体格に余裕を持たせるのではなく、第2回転電機の体格に合わせた固定トルク閾値(一義的にトルク固定タイミング)を設定する点に本質があり、このような固定トルク閾値の設定により、円滑且つ迅速な変速モードの切り替えを、コスト面及び車両搭載性の面で不利益を被ることなく実現することを可能としているのである。
【0034】
本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置の一の態様では、前記係合装置は、前記一対の係合要素が、相互に回転が同期してなる回転同期状態、且つ、回転方向に形成されたガタが詰められたガタ詰め状態において前記係合状態となる回転同期式の係合装置である(請求項2)。
【0035】
この態様によれば、係合装置が、その係合過程として回転同期過程及びガタ詰め過程を要し、その解放過程としてトルク非作用状態へ向けたトルク制御過程を要する、ドグクラッチ機構等の回転同期式の係合装置として構成される。従って、一対の係合要素を円滑且つ迅速に解放状態に移行させる旨の本発明の効果が最も顕著に現れる。
【0036】
本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置の他の態様では、前記境界値決定手段は、前記要求駆動力の変化量が大きい程小さくなるように、且つ、前記蓄電手段の目標充放電量が小さい程小さくなるように前記境界値を決定する(請求項3)。
【0037】
この態様によれば、駆動軸トルクの境界値を、第2回転電機及び蓄電手段の状態に正確に対応付けることが可能となるため、第2回転電機の体格に安全面から要求されるマージンをより小さくすることができ、コスト面及び車両搭載性の面でより一層有利である。
【0038】
尚、蓄電手段の目標充放電量は、例えば、蓄電手段の充放電量許容値(例えば、所謂Win(充電制限値)やWout(放電制限値)でもよい)、その時点の第2回転電機の回転速度を電力換算した値、及び、その時点の第2回転電機の出力トルクと絶対値としての最大トルク(正負の符号を勘案すれば、充電時であれば最小トルク、放電時であれば最大トルク)等に基づいて決定することができる。この際、これらのパラメータ要素と目標充放電量とを対応付けたマップ等が用意されていてもよいし、予め実験的に、経験的に又は理論的に策定された演算則等に従ってこれらのパラメータから適宜目標充放電量が導出されてもよい。
【0039】
本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置の他の態様では、前記切り替え要求が生じてから前記内燃機関の出力トルクが固定されるまでの期間内において、前記内燃機関に反力を与える前記第1回転電機の出力トルクを、前記要求駆動力に対応する前記内燃機関の出力トルク未満に相当する値に維持する維持制御手段を更に具備する(請求項4)。
【0040】
この態様によれば、固定手段により内燃機関の出力トルクが固定トルク値に固定されるまでの期間については、第1回転電機の出力トルクが要求駆動軸トルクに対応する内燃機関の出力トルク(尚、固定変速比モードにおいては、典型的には内燃機関の出力トルクで駆動軸トルクを賄うことからして、このトルクは、要求駆動軸トルクと一致するとの解釈も成立し得る)未満に相当する値に維持される。
【0041】
即ち、この態様の要諦は、係合装置の解放作業を、実質的に内燃機関の出力トルクが固定トルク閾値に固定された後に開始する点にある。このようにすれば、内燃機関の出力トルクが固定トルク閾値に到達する過程において、第1回転電機から付与される反力トルクと内燃機関の出力トルクとのバランスが崩れ、不要なガタ打ち音、ガタ打ちショック或いはトルクショック等が生じる可能性が著しく減じられるため、快適性を確実に担保する点から極めて有益である。
【0042】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】本発明の第1実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図2】図1のハイブリッド車両におけるハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図3】図2のハイブリッド駆動装置の一動作状態を例示する動作共線図である。
【図4】固定変速比モードから無段変速モードへの切り替え時における、図1のハイブリッド車両の一動作状態を説明するタイミングチャートである。
【図5】固定変速比モードから無段変速モードへの切り替え時における、図1のハイブリッド車両の動作状態を説明するタイミングチャートである。
【図6】図1のハイブリッド車両においてECUにより実行される切り替え制御処理のフローチャートである。
【図7】図6の切り替え制御処理において参照される充電側境界値マップの概念図である。
【図8】図6の切り替え制御処理において参照される放電側境界値マップの概念図である。
【図9】図6の切り替え制御処理の効果に係り、要求駆動力減少時における、目標充電量が大きい場合に対応する、図1のハイブリッド車両の一動作特性を例示するタイミングチャートである。
【図10】図6の切り替え制御処理の効果に係り、要求駆動力増加時における、目標充電量が小さい場合に対応する、図1のハイブリッド車両の一動作特性を例示するタイミングチャートである。
【図11】本発明の第2実施形態に係る切り替え制御処理のフローチャートである。
【図12】図11の切り替え制御処理の効果に係り、要求駆動力減少時における図1のハイブリッド車両の一動作特性を例示するタイミングチャートである。
【図13】本発明の第3実施形態に係る切り替え制御処理のフローチャートである。
【図14】本発明の第4実施形態の効果に係り、要求駆動力減少時における図1のハイブリッド車両の一動作特性を例示するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0044】
<発明の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【0045】
<実施形態の構成>
始めに、図1を参照し、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両1の構成について説明する。ここに、図1は、ハイブリッド車両1の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【0046】
図1において、ハイブリッド車両1は、ECU100、PCU(Power Control Unit)11、バッテリ12、アクセル開度センサ13及び車速センサ14並びにハイブリッド駆動装置10を備えた、本発明に係る「ハイブリッド車両」の一例である。
【0047】
ECU100は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM等を備え、ハイブリッド車両1の各部の動作を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド車両の駆動制御装置」の一例である。ECU100は、ROMに格納された制御プログラムに従って、後述する切り替え制御処理を実行可能に構成されている。
【0048】
尚、ECU100は、本発明に係る「境界値決定手段」、「範囲決定手段」、「固定手段」、「補償制御手段」、「切り替え制御手段」及び「維持制御手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てECU100によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のECU、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【0049】
ハイブリッド駆動装置10は、ハイブリッド車両1の車軸たる左車軸SFL(左前輪FLに対応)及び右車軸SFR(右前輪FRに対応)に駆動力としての駆動トルクを供給することによりハイブリッド車両1を駆動するドライブユニットである。ハイブリッド駆動装置10の詳細な構成については後述する。
【0050】
PCU11は、バッテリ12から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述するモータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2に供給すると共に、モータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ12に供給可能に構成された不図示のインバータを含み、バッテリ12と各モータジェネレータとの間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力(即ち、この場合、バッテリ12を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる)を制御可能に構成された制御ユニットである。PCU11は、ECU100と電気的に接続されており、ECU100によってその動作が制御される構成となっている。
【0051】
バッテリ12は、例えばリチウムイオンバッテリセル等の単位電池セルを複数(例えば、数百個)直列に接続した構成を有し、モータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2を力行するための電力に係る電力供給源として機能する電池ユニットであり、本発明に係る「蓄電手段」の一例である。尚、バッテリ12は、モータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2の電力回生時には、その回生電力の供給先としても機能する。即ち、バッテリ12は、充電可能な二次電池である。
【0052】
アクセル開度センサ13は、ハイブリッド車両1の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Taを検出可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ13は、ECU100と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Taは、ECU100によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【0053】
車速センサ14は、ハイブリッド車両1の車速Vを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ14は、ECU100と電気的に接続されており、検出された車速Vは、ECU100によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【0054】
ここで、図2を参照し、ハイブリッド駆動装置10の詳細な構成について説明する。ここに、図2は、ハイブリッド駆動装置10の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図1と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【0055】
図2において、ハイブリッド駆動装置10は、エンジン200、動力分割機構300、モータジェネレータMG1(以下、適宜「MG1」と略称する)、モータジェネレータMG2(以下、適宜「MG2」と略称する)、MG2減速機構400、駆動軸500、減速機構600、ブレーキ機構700及びMG2出力軸800を備える。
【0056】
エンジン200は、ハイブリッド車両1の主たる動力源として機能するように構成された、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンである。エンジン200は、公知のガソリンエンジンであり、ここでは、その詳細な構成を割愛するが、エンジン200の出力動力たるエンジントルクTeは、不図示のクランク軸を介して、動力分割機構300の動力入力軸310に伝達される構成となっている。尚、エンジン200は、本発明に係る内燃機関の採り得る実践的態様の一例に過ぎず、本発明に係る内燃機関の実践的態様としては、エンジン200に限らず、公知の各種エンジンを採用可能である。
【0057】
モータジェネレータMG1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備えた電動発電機であり、本発明に係る「第1回転電機」の一例である。
【0058】
モータジェネレータMG2は、モータジェネレータMG1よりも体格の大きい、本発明に係る「第2回転電機」の一例たる電動発電機であり、モータジェネレータMG1と同様に、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備えた構成となっている。
【0059】
尚、モータジェネレータMG1及びMG2は、同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有するが、無論他の構成を有していてもよい。
【0060】
動力分割機構300は、本発明に係る「動力伝達機構」の一例たる遊星歯車機構である。
【0061】
動力分割機構300は、中心部に設けられた、本発明に係る「第1回転要素」の一例たるサンギアS1と、サンギアS1の外周に同心円状に設けられた、本発明に係る「第3回転要素」の他の一例たるリングギアR1と、サンギアS1とリングギアR1との間に配置されてサンギアS1の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア(不図示)と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支する、本発明に係る「第2回転要素」の更に他の一例たるキャリアC1とを備える。
【0062】
サンギアS1は、動力分割機構300に対しエンジントルクTeに拮抗する反力トルクを入力する反力入力要素であり、モータジェネレータMG1の出力回転軸たるMG1出力軸320に固定されている。従って、サンギアS1の回転速度は、モータジェネレータMG1の回転速度たるMG1回転速度Nmg1と等価である。リングギアR1は、動力分割機構300の動力出力要素であり、動力出力軸330に、その回転軸を共有する形で連結されている。キャリアC1は、先に述べたように、エンジン200のクランク軸に連結された動力入力軸310にその回転軸を共有する形で連結されており、その回転速度は、エンジン200の機関回転速度Neと等価である。
【0063】
MG2減速機構400は、動力分割機構300の動力出力軸330に連結された第1ギア410、ハイブリッド駆動装置10の動力出力軸たる駆動軸500に連結され、第1ギア410及び第3ギア430と噛合する第2ギア420を備えた減速装置である。
【0064】
MG2減速機構400において、第2ギア420の回転速度は、駆動軸500の回転速度と等価であり、即ち、ハイブリッド駆動装置10の出力回転速度Noutと等価である。また、第3ギア430の歯数は、第2ギア420の歯数よりも多くなっており、駆動軸500の回転速度は、減速された状態でMG2出力軸800を介してモータジェネレータMG2に伝達される。従って、モータジェネレータMG2の回転速度たるMG2回転速度Nmg2は、出力回転速度Noutに対し減速される。
【0065】
尚、MG2減速機構400の構成は、モータジェネレータMG2を減速する機構の採り得る一形態に過ぎず、この種の減速機構は、多様な形態を有し得る。例えば、この種の減速機構は、駆動軸に固定された回転要素と、固定要素に固定された回転要素と、MG2のロータに固定された回転要素とを含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を含む一種の差動ギア機構として構成されていてもよい。また、この種の減速機構は、必ずしもハイブリッド駆動装置に備わっておらずともよい。
【0066】
減速機構600は、先述した左車軸SFL及び右車軸SFRと、駆動軸500との間のトルク伝達を行うギア機構である。
【0067】
ブレーキ機構700は、アクチュエータ710と、アクチュエータ出力軸720と、スリーブSLと、MG1側係合要素DG2と、ブレーキ側係合要素DG1と備え、MG1側係合要素DG2とブレーキ側係合要素DG1とがスリーブSLを介して間接的に係合してなる係合状態において、モータジェネレータMG1を回転不能のロック状態に維持する、本発明に係る「係合装置」の一例たる回転同期噛合式のドグクラッチ機構である。
【0068】
MG1側係合要素DG2は、先述したMG1出力軸320に固定され、MG1出力軸320と一体回転する円板状の係合部材である。MG1係合要素DG2の外周面には、噛合用の歯状部材たる外歯(不図示)が等間隔に配設されている。
【0069】
ブレーキ側係合要素DG1は、ハイブリッド車両1のシャシ等、回転速度ゼロの回転要素、即ち、固定要素に固定された、MG1側係合要素DG2と対向配置された円板状の係合部材である。ブレーキ側係合要素DG1の外周面には、噛合用の歯状部材たる外歯(不図示)が等間隔に配設されている。MG1側係合要DG2及びブレーキ側係合要素DG1は、本発明に係る「一対の係合要素」の一例である。
【0070】
スリーブSLは、アクチュエータ出力軸720に連結され、このアクチュエータ出力軸720を駆動するアクチュエータ710の作用により、所定のストローク方向(紙面左右方向)に所定量ストローク可能に構成された環状部材である。スリーブSLの内周面には、噛合用の歯状部材たる内歯(不図示)が等間隔で配設されている。この内歯は、MG1側係合要素DG2及びブレーキ側係合要素DG1に夫々形成された上述の外歯と、回転同期状態において噛合可能に構成されている。図2には、スリーブSLがMG1側係合要素DG2のみと噛合している状態が例示されている。
【0071】
このようにスリーブSLがMG1側係合要素DG2とのみ係合している状態では、MG1側係合要素DG2とブレーキ側係合要素DG1とは係合しておらず、MG1側係合要素DG2はブレーキ側係合要素DG1の状態に関係なく回転可能である。即ち、この状態は、本発明に係る「解放状態」の一例たる解放状態となる。一方、スリーブSLが上記ストローク方向(より具体的には、紙面左方向)に所定量ストロークした状態では、スリーブSLに形成された内歯は、MG1側係合要素DG2の外歯と共にブレーキ側係合要素DG1の外歯とも噛合する。この状態では、MG1側係合要素DG2とブレーキ側係合要素DG1とは間接的に係合することになり、モータジェネレータMG1の回転は、ブレーキ側係合要素DG1によって阻まれ、モータジェネレータMG1はゼロ回転にロックされる。即ち、この状態は、本発明に係る「係合状態」の一例たる係合状態となる。
【0072】
アクチュエータ710は、アクチュエータ出力軸720に対し、スリーブSLを上記ストローク方向にストローク運動させるための駆動力を付与可能な、公知の直動式電磁アクチュエータである。アクチュエータ710は、その駆動力源としてソレノイド(電磁石)を備えており、このソレノイドに対し、駆動電流たる励磁電流が供給されることにより、アクチュエータ出力軸720をストローク方向に変位させる電磁力を発生させる仕組みとなっている。尚、アクチュエータ710は、PCU11と電気的に接続されており、PCU11からの電力供給により駆動電流を供給可能である。従って、アクチュエータ710の動作状態もまた、ECU100により制御される構成となっている。尚、アクチュエータ出力軸720のストローク方向は、駆動電流の符合を反転させることによって反転する。
【0073】
尚、ハイブリッド駆動装置10においては、図示破線枠A1、A2及びA3に相当する部位に、レゾルバ等の回転センサが付設されており、検出部位の回転速度を検出可能な構成となっている。これら回転センサは、ECU100と電気的に接続された状態にあり、検出された回転速度は、夫々ECU100に対し一定又は不定の周期で送出されている。補足すると、図示破線枠A1に相当する部位の回転速度とは、即ちMG1回転速度Nmg1であり、図示破線枠A2に相当する部位の回転速度とは、即ちMG2回転速度Nmg2である。また、図示破線枠A3に相当する部位の回転速度とは、即ち、出力回転速度Noutである。
【0074】
動力分割機構300は、上述した構成の下で、エンジン200から動力入力軸310に供給されるエンジントルクTeを、キャリアC1によってサンギアS1及びリングギアR1に所定の比率(各ギア相互間のギア比に応じた比率)で分配し、エンジントルクTeを2系統に分割することが可能である。この際、動力分割機構300の動作を分かり易くするため、リングギアR1の歯数に対するサンギアS1の歯数としてのギア比ρを定義すると、エンジン200からキャリアC1に対しエンジントルクTeを作用させた場合に、サンギアS1に作用するトルクTesは下記(1)式により、また動力出力軸330に現れるエンジン直行トルクTerは下記(2)式により、夫々表される。
【0075】
Tes=−Te×ρ/(1+ρ)・・・(1)
Ter=Te×1/(1+ρ)・・・(2)
尚、本発明に係る「動力伝達機構」に係る実施形態上の構成は、動力分割機構300のものに限定されない。例えば、本発明に係る動力伝達機構は、複数の遊星歯車機構が組み合わされた複合型遊星歯車機構であってもよい。
【0076】
<実施形態の動作>
<変速モードの詳細>
本実施形態に係るハイブリッド車両1は、変速モードとして、固定変速比モード及び無段変速モードを選択可能である。
【0077】
ここで、図3を参照し、ハイブリッド車両1の変速モードについて説明する。ここに、図3は、ハイブリッド駆動装置10の一動作状態を例示する動作共線図である。尚、同図において、図2と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【0078】
図3(a)において、縦軸は回転速度を表しており、横軸には、左から順にサンギアS1(一義的にモータジェネレータMG1)、キャリアC1(一義的にエンジン200)及びリングギアR1(一義的にモータジェネレータMG2及び駆動軸500)が表されている。
【0079】
ここで、動力分割機構300は、相互に差動関係にある複数の回転要素により構成された回転二自由度の遊星歯車機構であり、サンギアS1、キャリアC1及びリングギアR1のうち二要素の回転速度が定まった場合に、残余の一回転要素の回転速度が必然的に定まる構成となっている。即ち、動作共線図上において、各回転要素の動作状態は、ハイブリッド駆動装置10の一動作状態に一対一に対応する一の動作共線によって表すことができる。
【0080】
図3(a)において、車速V及び出力回転速度Noutと一義的な回転関係にあるリングギアR1が、図示白丸m1に相当する回転速度で回転しているとする。この場合、モータジェネレータMG1が、図示白丸g1に相当する回転速度で回転していれば、残余の回転要素たるキャリアC1に連結されたエンジン200の回転速度(即ち、機関回転速度Ne)は、必然的に図示白丸e1に相当する回転速度となる。この際、リングギアR1の回転速度を維持したまま(即ち、一義的に出力回転速度Nout及びMG2回転速度Nmg2を維持したまま)モータジェネレータMG1の回転速度を図示白丸g2及び白丸g3に相当する回転速度に夫々変化させれば、エンジン200の回転速度は、夫々図示白丸e2及び白丸e3に相当する回転速度へと変化する。
【0081】
即ち、この場合、モータジェネレータMG1を回転速度制御機構として機能させることによって、エンジン200を所望の動作点(ここでは、機関回転速度NeとエンジントルクTeの組み合わせにより規定される一動作条件を意味する)で動作させることが可能となる。この状態に対応する変速モードが、無段変速モードである。無段変速モードでは、エンジン200の動作点は、基本的にエンジン200の燃料消費率が最小となる燃費最小動作点に制御される。
【0082】
無段変速モードにおいては、当然ながらMG1回転速度Nmg1は可変である必要がある。このため、無段変速モードが選択される場合、ブレーキ機構700は、上述した解放状態に維持される。
【0083】
動力分割機構300において、駆動軸500に先に述べたエンジントルクTeに対応するトルクTerを供給するためには、MG1トルクTmg1として、エンジントルクTeに応じてサンギアS1の回転軸たるMG1出力軸320に現れる先述のトルクTesと大きさが等しく且つ符合が反転した(即ち、負トルクである)反力トルクを、モータジェネレータMG1からこのMG1出力軸320に供給する必要がある。
【0084】
この場合、上記白丸g1或いは白丸g2といった正回転領域の動作点において、MG1は正回転負トルクの電力回生状態(即ち、発電状態)となる。このように、無段変速モードにおいては、モータジェネレータMG1を反力要素として機能させることにより、駆動軸にエンジントルクTeの一部を供給しつつ、サンギア軸に分配されるエンジントルクTeの一部で電力回生(発電)が行われる。駆動軸500に対し要求されるトルク(即ち、ハイブリッド車両1の要求トルク)が、エンジン200からの直行トルクで不足する場合には、この回生電力を利用する形で、或いは適宜バッテリ12から電力を持ち出して、モータジェネレータMG2から駆動軸に対し適宜アシストトルクとしてのMG2トルクTmg2が供給される。
【0085】
一方、例えば高速軽負荷走行時等、出力回転速度Noutが比較的高い割に機関回転速度Neが比較的低い運転条件においては、モータジェネレータMG1が、例えば図示白丸g3の如き負回転領域の動作点となることがある。モータジェネレータMG1は、エンジントルクTeの反力トルクとして負トルクを出力しているから、この場合、MG1は、負回転負トルクの状態となって力行状態となる。即ち、この場合、モータジェネレータMG1から出力されるMG1トルクTmg1は、ハイブリッド車両1の駆動トルクとして駆動軸に伝達される。
【0086】
他方で、ハイブリッド駆動装置10では、エンジン直行トルクTerとMG2トルクTmg2との総和がドライバ要求トルクに合致するように、エンジン200、MG1及びMG2が相互に協調的に制御されており、このようにMG1が力行状態に陥った場合、モータジェネレータMG2は、駆動軸500に供給される、要求トルクに対し過剰なトルクを吸収するため負トルク状態となる。この場合、モータジェネレータMG2は、正回転負トルクの電力回生状態となる。このような状態においては、MG1からの駆動力をMG2での電力回生に利用し、この回生電力によりMG1を力行駆動する、といった所謂動力循環と称される非効率な電気パスが生じることとなる。動力循環が生じた状態では、ハイブリッド駆動装置10のシステム効率が低下する。
【0087】
そこで、ハイブリッド車両1では、予め、例えばこのような動力循環が生じ得るものとして定められた運転領域において、ブレーキ機構700の動作状態が、上述した係合状態に制御され、モータジェネレータMG1がロックされる。その様子が図3(b)に示される。スリーブSLを介してMG1側係合要素DG2とブレーキ側係合要素DG1とが係合すると、モータジェネレータMG1の回転速度たるMG1回転速度Nmg1は、図示白丸g4に相当するゼロ回転にロックされる。
【0088】
この場合、出力回転速度NoutとMG1回転速度Nmg1(Nmg1=0)とにより、残余の機関回転速度Neは、図示白丸e4に相当する回転速度に一義的に決定される。即ち、モータジェネレータMG1がロックされた場合、機関回転速度Neは、車速Vと一義的な出力回転速度Noutにより一義的に決定される(即ち、変速比が一定となる)。この状態に対応する変速モードが固定変速比モードである。
【0089】
固定変速比モードでは、本来モータジェネレータMG1が負担すべきエンジントルクTeの反力トルクを、ブレーキ機構700の物理的な係合力により代替させることができる。即ち、この場合、モータジェネレータMG1を電力回生状態にも力行状態にも制御する必要はなくなり、モータジェネレータMG1を停止させることが可能となる。従って、基本的には、モータジェネレータMG2を稼動させる必要もなくなり、モータジェネレータMG2は、言わば空転状態となる。結局、固定変速比モードでは、駆動軸500に現れる駆動軸トルクが、エンジントルクTeのうち、動力分割機構300により駆動軸側に分割される直行トルクTerのみとなり、ハイブリッド駆動装置10は、機械的な動力伝達を行うのみとなって、その伝達効率が向上する。
【0090】
<切り替え制御処理の概要>
固定変速比モードから無段変速モードへの変速モードの切り替え要求は、多義的に生じ得るが、ドライバによるアクセルペダルの操作によって係る切り替え要求が生じる場合において何らの対策も講じられぬ場合には、実践上好ましくない問題が生じ得る。このような問題について、図4を参照して説明する。ここに、図4は、固定変速比モードから無段変速モードへの切り替え時における、ハイブリッド車両1の一動作状態を説明するタイミングチャートである。
【0091】
図4において、上段から順に、アクセル開度Ta、要求駆動力Ft、エンジントルクTe、MG2トルクTmg2、MG1トルクTmg1、ブレーキトルクTclt(MG1側係合要素DG2とブレーキ側係合要素DG1との間に作用するトルク)及びバッテリ充放電電力Pbの各時間特性が例示される。
【0092】
図4において、ある時刻においてアクセル開度Taが減少に転じ、その結果、要求駆動力Ftが図示L_Ft(破線参照)の如くに変化して、時刻T1において、固定変速比モードから無段変速モードへの変速モードの切り替え要求が生じたとする。尚、図示L_Fは、ハイブリッド車両1の駆動力Fの時間推移である。
【0093】
一方、エンジントルクTeの特性を見ると、要求駆動力Ftに対応する駆動軸要求トルク(本発明に係る「要求トルク」の一例)のうちエンジントルクTeで賄うべき成分(ここでは、駆動軸要求トルクと等しいものとする)としてのエンジン要求トルクTe1の軌跡は、図示L_Te1(破線参照)のようになる。これに対して、実際のエンジントルクTeの時間推移は、図示L_Te(実線参照)のようになる。
【0094】
他方、切り替え要求が生じると、ECU100は、ブレーキ機構700の一対の係合要素をトルク非作用状態(即ち、スリーブSLを介した係合状態にあるMG1側係合要素DG2とブレーキ側係合要素DG1との間にトルクが作用していない状態)とすべく、MG1トルクTmg1を制御する。その結果、図示L_Tmg1(実線参照)として表されるMG1トルクTmg1は、エンジン要求トルクTe1の反力トルクTe1regの軌跡である図示L_Te1reg(図示破線参照)と時刻T2において一致し、実質的に反力要素ブレーキ機構700からモータジェネレータMG1へと切り替わる(但し、ブレーキ機構700の一対の係合要素は未だ解放状態ではない)。他方、反力トルクTe1regを負担する必要がなくなったブレーキ機構700においては、一対の係合要素がトルク非作用状態となり、図示L_Tclt(実線参照)としてその軌跡が表されるブレーキトルクTcltは、時刻T2においてゼロとなる。
【0095】
ここで、このような切り替え制御が実行される場合、MG1トルクTmg1の時間特性図において破線枠として示される過渡的時間領域において、MG1トルクTmg1のトルク制御が難しくなる。即ち、図示破線枠のような過渡的時間領域では、反力トルクTe1regを負担する反力要素はモータジェネレータMG1に切り替わっているものの、MG1側係合要素DG2とブレーキ側係合要素DG1とはスリーブSLを介した擬係合状態とも言うべき状態にある(上述したストロークの実行過程を含む)。従って、時刻T2において開始される上述したスリーブSLのストローク制御を完遂するため、MG1トルクTmg1と反力トルクTe1regとは、相互に一致しつつ推移する必要がある。
【0096】
ところが、エンジン200は、その構成上、トルクの出力に、燃料の燃焼といった化学的反応作用を伴う。従って、電気駆動型のモータジェネレータMG1と較べると、その制御性は劣り、MG1トルクTmg1は、少なくない頻度で反力トルクTe1regに対して微増或いは微減状態となる。
【0097】
ここで特に、一対の係合要素間のトルク非作用状態が崩れることによる、一対の係合要素間におけるスリーブSLを介したガタ打ちショック(MG1側係合要素DG2とスリーブSLとの間のガタが詰まる際のショック+スリーブSLとブレーキ側係合要素DG1との間のガタが詰まる際のショック)は、エンジン要求トルクTe1の反力トルクTe1regよりもMG1トルクTmg1の値が小さい(反力なのでゼロから離れる側)場合も、大きい(反力なので、ゼロに近付く側)場合も生じ得る。このため、このような制御では、快適性が低下するばかりか、ブレーキ機構700を解放状態に移行させることが出来なくなってしまうのである。
【0098】
一方、このような問題は、図5に例示する措置を講じることにより解決され得る。ここで、このような解決策について、図5を参照して説明する。ここに、図5は、固定変速比モードから無段変速モードへの切り替え時における、ハイブリッド車両1の他の動作状態を説明するタイミングチャートである。尚、同図において、図4と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。尚、同図において、図4と重複する箇所には、同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【0099】
図5において、時刻T1に変速モードの切り替え要求が生じると、エンジントルクTeは、その時点のトルク値に固定される(図示L_Te参照)。このようにエンジントルクTeを固定してしまえば、図4のようにエンジントルクTeが変化している場合と較べて反力トルクTe1regとMG1トルクTmg1とを整合させるための制御が易しくなる。その結果、ガタ打ちショック等による快適性の低下のない、円滑且つ迅速な変速モードの切り替えが実現され得る。
【0100】
ところで、エンジン要求トルクTe1(図示L_Te1参照)に対する実際のエンジン応答に相当する図示L_Te1’(鎖線参照)に対して、トルク固定により図示L_Teの如くエンジントルクが高止まりした状態では、エンジントルクTeがエンジン要求トルクTe1に対して大きく余剰となる。その結果、図示ハッチング部分に相当する余剰出力が発生する。
【0101】
図5の制御では、この余剰出力が、モータジェネレータMG2における電力回生に消費される。即ち、MG2トルクTmg2は、時刻T1を境に大きく減少(即ち、回生側へ増加)し、MG2は電力回生状態となる(図示ハッチング領域参照)。その結果、バッテリ充放電電力Pbもまた充電側に変化する(図示ハッチング領域参照)。
【0102】
このように、図5の制御では、エンジントルクTeを固定することによって、モータジェネレータMG1に要求される制御性を低下させ、円滑且つ迅速に変速モードを切り替えることが出来る。この際、モータジェネレータMG2が余剰出力を電力回生に消費するため、ハイブリッド車両1における電力収支に問題は基本的に生じない。
【0103】
然るに、この制御態様では、どのように大きい駆動力変化に対してもMG2による電力回生を実現する必要から、モータジェネレータMG2に総じて大きな体格が要求され易い。その結果、車両搭載性の悪化とコストの増加とが避け難い問題となって発生する。本実施形態における切り替え制御処理は、このような問題を解決に導くものである。
【0104】
<切り替え制御処理の詳細>
ここで、図6を参照し、切り替え制御処理の詳細について説明する。ここに、図6は、切り替え制御処理のフローチャートである。
【0105】
図6において、ECU100は、解放要求フラグFGrelが、固定変速比モードから無段変速モードへの変速モードの切り替え要求を表す「1」に設定されているか否かを判定する(ステップS101)。尚、解放要求フラグFGrelは、ECU100自身が設定するフラグであり、ECU100は、迅速に係る判定を実行することができる。解放要求フラグFGrelが、固定変速比モードから無段変速モードへの変速モードの切り替え要求に相当しない「0」である場合(ステップS101:NO)、処理はステップS101で待機状態となる。尚、固定変速比モードから無段変速モードへの切り替え要求が実際に如何なる条件で生じるかについては、本発明との相関が薄く、また公知の各種条件を適用可能な多義的事項であるので、ここでは説明しない。
【0106】
一方、解放要求フラグFGrelが「1」である場合(ステップS101:YES)、ECU100は、要求駆動力Ftを取得する(ステップS102)。尚、要求駆動力Ftは、車速Vとアクセル開度Taとに基づいて予めROMに格納された要求駆動力マップから取得される。
要求駆動力Ftが取得されると、ECU100は、ハイブリッド車両1の要求駆動力Ft(実際の駆動力Fでもよい)が低下傾向にあるか否かを判定する(ステップS103)。要求駆動力Ftが低下傾向にある場合(ステップS103:YES)、即ち、エンジントルクTeをある値で固定した場合に、モータジェネレータMG2による電力回生(即ち、バッテリ12の充電)が主として必要となる場合、ECU100は、目標充電量Pbitgを取得する(ステップS104)。
【0107】
目標充電量Pbitgは、バッテリ12の充電電力の目標値であり、基本的には、バッテリ12のSOC(充電状態指標値)を所定範囲(例えば、SOC値で30%〜70%程度の範囲)に収束させるための、公知のSOCフィードバック制御の運用則に沿って決定され、例えば、現状のSOCが所定範囲の上限値に近ければ小さく、遠ければ大きくなる。本実施形態において、目標充電量Pbitgは、MG2トルクTmg2とその最小値(充電側なのでゼロから遠ざかる)との差、MG2回転速度Nmg2から求まる電力値、及びバッテリ12の充電電力許容値(充電制限値Winで代用してもよい)に基づいた総合的決定プロセスに従って決定される。
【0108】
目標充電量Pbitgが決定されると、固定トルク閾値Tefixが決定される(ステップS105)。固定トルク閾値Tefixは、エンジントルクTeを固定するにあたっての目標値であり、先に述べたエンジン要求トルクTe1と、要求駆動力変化量ΔFt(Ftの時間変化率)及び目標充電量Pbitgにより決定される充電側境界値Tbdiとに基づいて決定される。
【0109】
充電側境界値Tbdiは、予めROMに格納された充電側境界値マップを参照して取得される。ここで、図7を参照し、充電側境界値マップについて説明する。ここに、図7は、充電側境界値マップの概念図である。
【0110】
図7において、充電側境界値マップは、要求駆動力変化量ΔFtと目標充電量Pbitgとを軸要素とする二次元マップである。図示破線で表示するように、充電側境界値Tbdiは、要求駆動力変化量ΔFtが大きい程小さく、且つ、目標充電量Pbitgが小さい程小さい値となるように充電側境界値マップに規定されている。これは、要求駆動力変化量ΔFtが大きい程、電力回生時に生じる回生電力が大きくなるためであり、また、目標充電量Pbitgが小さい程、バッテリ12の状態としては電力回生が不要となるためである。
【0111】
充電側境界値マップには、図7に例示される関係が数値化されて格納されており、ECU100は、その時点の要求駆動力変化量ΔFt及び目標充電量Pbitgに対応する一の値を選択的に取得する構成となっている。尚、充電側境界値マップにおいて、充電側境界値Tbdiは、軸要素の所定区分毎に段階的に設定されている。
【0112】
図6に戻り、ECU100は、ステップS105において、下記(3)式に従って、固定トルク閾値Tefixを決定する。
【0113】
Tefix=Te1+Tbdi・・・(3)
固定トルク閾値Tefixを決定すると、ECU100は、エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefix未満であるか否かを判定する(ステップS106)。尚、固定トルク閾値Tefix未満のエンジントルクTeの範囲は、本発明に係る「内燃機関の出力トルクの範囲」の一例である。エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefix以上である場合(ステップS106:NO)、ECU100は、モータジェネレータMG1から出力すべき反力トルクとしてのMG1トルクTmg1を、エンジン要求トルクTe1の反力トルクであるTe1regよりも十分に小さい値に維持する(ステップS108)。ステップS108が実行されると、処理はステップS102に戻され、一連の処理が繰り返される。
【0114】
一方、エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefix未満である場合(ステップS106:YES)、ECU100は、エンジントルクTeを固定トルク閾値Tefixに固定する(ステップS107)。尚、これは一例であり、エンジントルクTeは、必ずしも固定トルク閾値Tefixに固定される必要はない。例えば、エンジントルクTeは、固定トルク閾値Tefixよりも安全側(この場合、MG2の電力回生量が小さくなる側)、例えば固定トルク閾値Tefixに所定の補正係数を乗じた、概ね固定トルク閾値Tefix近傍の値等に固定されてもよい。
【0115】
ここで、少し戻ると、ステップS103において、要求駆動力Ftが上昇傾向にある場合(ステップS103:NO)、即ち、エンジントルクTeをある値で固定した場合に、モータジェネレータMG2によるトルクアシスト(即ち、バッテリ12からの放電)が主として必要となる場合、ECU100は、目標放電量Pbotgを取得する(ステップS109)。
【0116】
目標放電量Pbotgは、バッテリ12の放電電力の目標値であり、基本的には、バッテリ12のSOC(充電状態指標値)を所定範囲(例えば、SOC値で30%〜70%程度の範囲)に収束させるための、公知のSOCフィードバック制御の運用則に沿って決定され、例えば、現状のSOCが所定範囲の上限値に近ければ大きく、遠ければ小さくなる。本実施形態において、目標充電量Pbotgは、MG2トルクTmg2とその最大値(放電側なのでゼロから遠ざかる)との差、MG2回転速度Nmg2から求まる電力値、及びバッテリ12の放電電力許容値(放電制限値Woutで代用してもよい)に基づいた総合的決定プロセスに従って決定される。
【0117】
目標放電量Pbotgが決定されると、固定トルク閾値Tefixが決定される(ステップS110)。固定トルク閾値Tefixは、ステップS105と同様に、エンジントルクTeを固定するにあたっての目標値であり、先に述べたエンジン要求トルクTe1と、要求駆動力変化量ΔFt(Ftの時間変化率)及び目標放電量Pbotgにより決定される放電側境界値Tbdoとに基づいて決定される。
【0118】
放電側境界値Tbdoは、予めROMに格納された放電側境界値マップを参照して取得される。ここで、図8を参照し、放電側境界値マップについて説明する。ここに、図8は、放電側境界値マップの概念図である。
【0119】
図8において、放電側境界値マップは、要求駆動力変化量ΔFtと目標放電量Pbotgとを軸要素とする二次元マップである。図示破線で表示するように、放電側境界値Tbdoは、要求駆動力変化量ΔFtが大きい程小さく、且つ、目標放電量Pbotgが小さい程小さい値となるように放電側境界値マップに規定されている。これは、要求駆動力変化量ΔFtが大きい程、トルクアシストに必要な放電電力が大きくなるためであり、また、目標放電量Pbotgが小さい程、バッテリ12の状態としてはMG2への電力供給を避けたいためである。
【0120】
放電側境界値マップには、図8に例示される関係が数値化されて格納されており、ECU100は、その時点の要求駆動力変化量ΔFt及び目標放電量Pbotgに対応する一の値を選択的に取得する構成となっている。尚、放電側境界値マップにおいて、放電側境界値Tbdoは、軸要素の所定区分毎に段階的に設定されている。
【0121】
図6に戻り、ECU100は、ステップS110において、下記(4)式に従って、固定トルク閾値Tefixを決定する。
【0122】
Tefix=Te1―Tbdo・・・(4)
固定トルク閾値Tefixを決定すると、ECU100は、エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixより大きいか否かを判定する(ステップS111)。尚、固定トルク閾値Tefixよりも大きいエンジントルクTeの範囲は、本発明に係る「内燃機関の出力トルクの範囲」の他の一例である。エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefix未満である場合(ステップS111:NO)、処理はステップS108に移行される。また、エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixよりも大きい場合(ステップS111:YES)、処理は、ステップS107に移行される。
【0123】
尚、放電側の処理においても、先に述べた充電側同様、エンジントルクTeは、必ずしも固定トルク閾値Tefixに固定される必要はない。例えば、エンジントルクTeは、固定トルク閾値Tefixよりも安全側(この場合、MG2のトルクアシスト量が小さくなる側)、例えば固定トルク閾値Tefixに所定の補正係数を乗じた、概ね固定トルク閾値Tefix近傍の値等に固定されてもよい。
【0124】
ステップS107において、エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixに固定されると、ECU100は、ブレーキ機構700の解放準備が完了したものとして、MG1トルクTmg1を固定されたエンジントルクTeの反力トルクTeregに制御する(ステップS112)。MG1トルクTmg1が反力トルクTeregに制御されると、ブレーキ機構700のアクチュエータ710が制御され、スリーブSLが解放方向にストローク制御される。
【0125】
ECU100は、変速モードの切り替えが完了したか否かを判定し(ステップS113)、切り替えが完了していない場合(ステップS113:NO)は、切り替えが完了するまで待機する。変速モードの切り替えが完了した場合(ステップS113:NO)、ECU100は、解放要求フラグFGrelを「0」に設定して(ステップS114)、処理をステップS101に戻す。切り替え制御処理は以上のように実行される。
【0126】
ここで、図9及び図10を参照し、本実施形態に係る切り替え制御処理の効果について説明する。ここに、図9は、要求駆動力減少時における、目標充電量Pbitgが大きい場合のハイブリッド車両1の一動作特性を例示するタイミングチャートである。また、図10は、同様に要求駆動力減少時における、目標充電量Pbitgが小さい場合のハイブリッド車両1の一動作特性を例示するタイミングチャートである。尚、これらの図において、既出の各図と重複する箇所については同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【0127】
図9において、上段から順に、エンジントルクTe、充電側境界値Tbdi、MG2トルクTmg2、MG1トルクTmg1、ブレーキトルクTclt及びバッテリ充放電量Pbの各時間推移が例示される。
【0128】
充電側境界値Tbdiは、先に述べたように、要求駆動力変化量Δftと、目標充電量Pbitgとに影響される。要求駆動力Ftの変化初期においては、要求駆動力変化量ΔFtの影響を強く受ける形で充電側境界値Tbdiは減少するが、要求駆動力Ftの減少が止まると、目標充電量Pbitgの影響により、充電側境界値Tbdiは上昇する。
【0129】
一方、エンジントルクTeを見ると、変速モードの切り替え要求が生じた時刻T10以降暫時については、固定トルク閾値Tefix(図示中破線参照)は低下するが、充電側境界値Tbdiが上昇すると、この固定トルク閾値Tefixも上昇する。その結果、時刻T11においてエンジントルクTeがこの固定トルク閾値Tefixに到達し、エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixに固定される。
【0130】
ここで、時刻T11以降におけるエンジン要求トルクTe1の仮想的な軌跡は図示鎖線の通りであり、固定トルク閾値TefixでエンジントルクTeが固定されると、図示ハッチング部分に相当する過剰トルクが発生する。本実施形態では、モータジェネレータMG2が、この過剰トルクを使用した電力回生を実行し(Tmg2のハッチング部分参照)、バッテリ充放電量Pbは、充電許容値Pbilimに抵触しない範囲で充電側に変化する(Pbのハッチング部分参照)。
【0131】
ブレーキ機構700の係合要素対の解放制御を伴う変速モードの切り替えは、時刻T11から開始され、エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixで固定されていることから円滑に進行し、時刻T12で完了する。この際、時刻T11以前の期間については、MG1トルクがエンジン要求トルクTe1の反力よりもゼロトルク側で制御されており、反力トルクとしてのMG1トルクTmg1が、ブレーキ機構700においてガタ打ち音及びガタ打ちショックを生じさせる事態が防止されている。
【0132】
これに対し、図10では、目標充電量Pbitgが小さいことから、充電側境界値Tbdiの上昇量は少なくなり、必然的に、固定トルク閾値Tefixも図9の場合と較べて小さくなる。その結果、エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixと一致するタイミングは、図9の場合よりも遅れ、時刻T13となる。モータジェネレータMG2の回生電力量も、固定トルク閾値Tefixが低トルク側で設定されることから、図示ハッチング部分のように、図9と較べて減少する。その結果、バッテリ12の充放電量Pbも、図9の場合より制限される。これは、元々目標充電量Pbitgが小さいこととも一致する。但し、この場合、充電許容値Pbilim自体も上昇しており、充電許容値Pbilimに抵触しない範囲で可及的に電力回生が実行されている点については図9と同様である。
【0133】
このように、本実施形態によれば、エンジントルクTeを固定するための固定トルク閾値Tefixが、単なる固定値ではなく、バッテリ12及びモータジェネレータMG2の状態に対応付けられた可変値として設定される。このため、その都度バッテリ12のSOCを過不足無い範囲に可及的に維持しつつ、円滑且つ迅速に固定変速比モードを解除することができるのである。
【0134】
<第2実施形態>
次に、図11を参照し、本発明の第2実施形態に係る切り替え制御処理について説明する。ここに、図11は、第2実施形態に係る切り替え制御処理のフローチャートである。尚、同図において、図6と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【0135】
図11において、ステップS105で充電側の固定トルク閾値Tefixが決定されると、更に、モータアシスト可能トルクTmg2astが算出される(ステップS201)。ここで、モータアシスト可能トルクTmg2astは、モータジェネレータMG2による駆動軸トルクの補償を、第1実施形態のように充電側だけでなく放電側でも運用するために設定される。
【0136】
即ち、上述した第1実施形態では、エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixと一致した時点でエンジントルクTeを固定トルク閾値Tefixに固定することにより、要求駆動力低下時には充電側で、要求駆動力上昇時には放電側で、夫々MG2による駆動軸トルク補償がなされる構成を採っている。これに対し、第2実施形態では、モータジェネレータMG2及びバッテリ12を最大限に駆使し、要求駆動力低下時には固定トルク閾値Tefix到達以前の暫時の期間にわたってトルクアシストを、要求駆動力上昇時には固定トルク閾値Tefix到達以前の暫時の期間にわたって電力回生を行う構成を採る。尚、モータアシスト可能トルクTmg2astは、現時点のMG2トルクTmg2とその最大値(放電側なのでゼロから遠ざかる方向)との差と、放電電力許容値(放電制限値Woutで代用してもよい)とによって決定される。
【0137】
モータアシスト可能トルクTmg2astが算出されると、エンジントルクTeが、固定トルク閾値Tefixとこのモータアシスト可能トルクTmg2astとの和に相当するトルク値未満であるか否かが判定される(ステップS202)。エンジントルクTeが、この和に相当するトルク未満であれば(ステップS202:YES)、処理はステップS107に移行され、この和に相当するトルク以上であれば(ステップS202:NO)、処理はステップステップS108に移行される。
【0138】
同様に、ステップS103が「NO」側に分岐して実行される放電側の処理においても、ステップS110において固定トルク閾値Tefixが算出された後に、モータアシスト可能トルクTmg2astが算出される(ステップS203)。続いて、エンジントルクTeが、固定トルク閾値Tefixとこのモータアシスト可能トルクTmg2astとの和に相当するトルク値よりも大きいか否かが判定される(ステップS204)。エンジントルクTeが、この和に相当するトルクよりも大きければ(ステップS204:YES)、処理はステップS107に移行され、この和に相当するトルク以下であれば(ステップS204:NO)、処理はステップステップS108に移行される。
【0139】
このような第2実施形態に係る切り替え制御処理の効果について、図12を参照して説明する。ここに、図12は、要求駆動力減少時におけるハイブリッド車両1の動作特性を例示するタイミングチャートである。尚、同図において、図9と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【0140】
図12によれば、エンジントルクTeが、固定トルク閾値TefixにモータジェネレータMG2によるモータアシスト可能トルクTmg2astが加算されたトルク値に到達した時刻T20において、エンジントルクTeがトルク固定閾値Tefixに固定される。従って、仮想のエンジントルクTe1’(鎖線参照)が固定トルク閾値Tefixと交わるまでの暫時の時間領域において、駆動軸のトルクは不足する。
【0141】
この不足するトルクは、モータジェネレータMG2からのアシストトルク供与により補償される(図示ハッチング領域参照)。その結果、バッテリ充放電量Pbは、放電許容値Pbolimと充電許容値Pbilimとの間で可及的に高効率に変化する(ハッチング部分参照)。このように、第2実施形態に係る切り替え制御処理によれば、要求駆動力の変化方向によらず、モータジェネレータMG2を常に充電側にも放電側にも使用して、可及的早期にエンジントルクTeを固定することができ、可及的早期に固定変速比モードを無段変速モードに切り替えることができる。従って、動力性能の応答性が顕著に要求される状況において特に効果的である。
【0142】
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る切り替え制御処理について、図13を参照して説明する。ここに、図13は、第3実施形態に係る切り替え制御処理のフローチャートである。尚、同図において、図11と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【0143】
図13において、ECU100は、要求駆動力Ftが低下している場合においてエンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixとモータアシスト可能トルクTmg2astとの和以上であるか(ステップS202:NO)、又は、要求駆動力Ftが上昇している場合においてエンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixとモータアシスト可能トルクTmg2astとの和未満である場合(ステップS204:NO)、エンジントルクTeがゼロトルクより大きいか否かを判定する(ステップS301)。エンジントルクTeがゼロトルクよりも大きければ(ステップS301:YES)、処理はステップS108に移行される。
【0144】
一方、エンジントルクTeがゼロトルク未満、即ち、ゼロトルクを跨いで符号が反転する場合には(ステップS301:NO)、ECU100は、エンジントルクTeの反力トルクTeregよりも大きい正トルクをモータジェネレータMG1から出力させる(ステップS302)。こうすることによって、エンジントルクTeの符号が反転することによる、ブレーキ機構700におけるガタ詰め方向の反転が防止され、ガタ詰めショック等の不快感の発生を防止することが可能となる。
【0145】
<第4実施形態>
次に、図14を参照し、本発明の第4実施形態について説明する。ここに、図14は、第4実施形態に係る切り替え制御処理の実行過程におけるハイブリッド車両1の動作特性を例示するタイミングチャートである。尚、同図において、図12と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【0146】
始めに、第4実施形態に係る切り替え制御処理の詳細について説明する。
【0147】
第4実施形態に係る切り替え制御処理は、エンジン効率ηeに応じてバッテリ12に対する充放電に制限を与える点において、第2実施形態に係る制御と異なっている。即ち、ECU100は、エンジン効率ηeを取得し、閾値と比較する。比較の結果、エンジン200のエンジン効率ηeが閾値よりも低い場合には、(1)要求駆動力Ftの低下時にはバッテリ12の目標充電量Pbitgを減少側に補正し、(2)要求駆動力Ftの上昇時にはモータアシスト可能トルクTmg2astを減少側に補正する。尚、エンジン効率ηeは、エンジン回転速度NeとエンジントルクTeとを用いたマップ適合により算出される。
【0148】
図14においては、要求駆動力低下時のハイブリッド車両1の動作特性が例示される。即ち、エンジン効率ηeが閾値よりも小さい場合には、目標充電量Pbitgが減少側に補正されることから、充電側境界値Tbdiもまた減少側に変化し、その結果、第2実施形態と較べるとやや遅いタイミング(時刻T30)でエンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixに固定される。これに伴い、モータジェネレータMG2による駆動軸トルク補償の規模も総じて縮小され、バッテリ充放電量Pbは、充電許容値Pbilimと放電許容値Pbolimとの間で比較的余裕をもって運用される。
【0149】
第4実施形態によれば、このようにエンジン効率ηeを制御に反映させることによって、エンジン効率が低い状態でバッテリ12に対する電力の入出力を制御する事態を抑制し、エンジン200の燃費の悪化を防止することができる。
【0150】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の駆動制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【0151】
本発明は、無段変速モードと固定変速比モードとの間で変速モードを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両に適用可能である。
【符号の説明】
【0152】
1…ハイブリッド車両、10…ハイブリッド駆動装置、100…ECU、200…エンジン、300…動力分割機構、400…MG2減速機構、500…駆動軸、600…減速機構、700…ブレーキ機構、800…MG2出力軸。
【技術分野】
【0001】
本発明は、固定変速比モードと無段変速モードとの間で変速モードを切り替え可能なハイブリッド車両を制御する、ハイブリッド車両の駆動制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【0002】
この種の装置に関連する技術思想として、例えば、特許文献1には、固定変速比モードから無段変速モードへの切り替わり時において、エンジントルクを一定に保ち、モータの駆動状態のみを変更して解放手段の制動トルクをゼロにしてから解放手段を解放し、その後にエンジンとモータとを協調させる点が開示されている。
【0003】
尚、特許文献2には、固定変速比モードと無段変速モードとを備えるハイブリッド車両において、固定変速比モードでの走行中に、要求駆動力をMG2で賄うことができる場合には要求駆動力をMG2で賄い、要求駆動力をMG2で賄うことが出来ない場合に固定変速比モードを無段変速モードに切り替える技術思想が開示されている。
【0004】
また、特許文献3には、固定変速比モードと無段変速モードとを備えるハイブリッド車両において、無段変速モードを固定変速比モードに切り替える場合に、エンジントルクを一定にしつつ要求駆動力に対する過不足分をモータにより出力する技術思想が開示されている。
【0005】
更に、特許文献4には、固定変速比モードと無段変速モードとを備えるハイブリッド車両において、固定変速比モード中にエンジントルクを高めて効率の良い運転点に変更し、その分のトルクをMG2で発電する技術思想が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2007−050776号公報
【特許文献2】特開2009−132190号公報
【特許文献3】特開2010−274735号公報
【特許文献4】特開2009−132186号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1に開示される装置においては、エンジントルクが一定に保たれるため、ドライバの要求駆動力を満たすために必要とされるモータのトルクが当該ドライバの要求駆動力に応じて変化することになる。ドライバの要求駆動力は、その時間変化率も絶対値も多様であり、如何なる場合にも対応しようとすれば必然的にモータ体格の増大が避けられない。モータ体格の増大は、設置スペースやコストの点から見ると好ましくない。
【0008】
一方、このような設置スペースやコストの面を慮ってモータ体格に制限を設ければ、必然的にドライバの要求駆動力変化が大きい場合においてモータに要求される動作がモータの補償可能範囲を超えてしまい、この補償可能範囲を超えた条件時には駆動軸の出力トルクが不連続となって、ドライバに知覚され得る程度の比較的大きい物理衝撃が快適性を低下させる可能性がある。
【0009】
このような問題は、特許文献2及び特許文献3に開示される装置においても同様に発生し得る。特に、特許文献2に開示される装置では、固定変速比モードを無段変速モードに切り替える以前にモータを動作限界まで使用してしまっているため、変速モードの切り替え過程においてエンジントルクを固定することが出来ない。このため、クラッチ装置やブレーキ装置の解放処理を、エンジントルクが変化している状態で行わざるを得ず、とりわけドグクラッチ等の回転同期噛合式係合装置においては、一対の係合要素相互間で生じる所謂ガタ打ちと称される物理衝撃を緩和又は相殺するための反力要素の制御が難しくなる。
【0010】
一方、特許文献4に開示される技術思想は、変速モードの切り替え時に適用されるものではないから、変速モードの切り替え時において発生する上述の問題点を解決に導き得ない。
【0011】
即ち、上述した各種従来の技術には、固定変速比モードを無段変速モードへ切り替えるにあたって、モータの体格増大によるコストや設置面での問題と、変速モードの切り替えを実現するための係合装置の解放制御が円滑に進行しないことによる快適性の問題との両方を同時に解消することが困難であるという技術的問題点がある。
【0012】
本発明は、上述した技術的問題点に鑑みてなされたものであり、モータ体格を増大させることなく固定変速比モードから無段変速モードへの変速モードの切り替えを円滑に進行せしめ得るハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置は、内燃機関と、第1回転電機と、前記第1回転電機に連結された第1回転要素、前記内燃機関に連結された第2回転要素及び前記車軸に繋がる駆動軸に連結された第3回転要素を含む相互に差動作用をなす複数の回転要素を備えた動力伝達機構と、前記駆動軸との間でトルクの入出力が可能な第2回転電機と、一方が前記動力伝達機構における一の前記回転要素に連結され且つ他方が固定要素に連結される一対の係合要素を備え、前記一対の係合要素が解放状態にある場合に、前記動力伝達機構の変速モードとして、前記内燃機関の回転速度を前記駆動軸の回転速度に対し連続的に変化させることが可能な無段変速モードを実現し、前記一対の係合要素が係合状態にある場合に、前記内燃機関の回転速度と前記駆動軸の回転速度とが一義的関係となる固定変速比モードを実現する係合装置と、前記第1及び第2回転電機との間で電力の入出力が可能な蓄電手段とを備えてなるハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の駆動制御装置であって、ドライバの要求駆動力の変化に伴って前記固定変速比モードから前記無段変速モードへの前記変速モードの切り替え要求が生じた場合において、前記第2回転電機と前記蓄電手段との間の電力の入出力により補償可能な前記駆動軸の出力トルクの境界値を決定する境界値決定手段と、前記決定された境界値に基づいて、前記駆動軸の出力トルクを前記要求駆動力に対応する要求トルクに維持することが可能となる前記内燃機関の出力トルクの範囲を決定する範囲決定手段と、前記要求駆動力の変化に伴う前記要求トルクの変化に伴って前記内燃機関の出力トルクが変化する過程において、前記決定された範囲内のトルク値で前記内燃機関の出力トルクを固定する固定手段と、前記要求トルクと前記固定された内燃機関の出力トルクとの差分を前記電力の入出力により補償する補償制御手段と、前記内燃機関の出力トルクが固定され且つ前記差分が補償された状態において、前記変速モードを前記固定変速比モードから前記無段変速モードへ切り替える切り替え制御手段とを具備することを特徴とする(請求項1)。
【0014】
本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置は、本発明に係るハイブリッド車両を制御する装置であって、好適な一形態として、例えば、一又は複数のCPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、各種プロセッサ又は各種コントローラ等を備えた、単体或いは複数のECU(Electronic Controlled Unit)やコンピュータシステム等の形態を採り得る。また、これらには適宜ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等が付帯し得る。
【0015】
本発明に係るハイブリッド車両は、駆動軸に対しトルクを供給可能な動力要素として、燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等、その物理的、機械的又は電気的構成を問わない各種の態様を採り得る、燃料の燃焼により動力を生成可能な機関としての内燃機関と、各々が力行及び発電(即ち、電力回生である)可能な、各種モータジェネレータ等の第1及び第2回転電機とを備える。また、本発明に係るハイブリッド車両は、これら動力要素としての内燃機関並びに第1及び第2回転電機と、車軸に直結された或いは各種ギア機構を介して間接的に連結された駆動軸との間のトルク伝達を可能とする動力伝達機構を備える。
【0016】
動力伝達機構は、第1回転電機に連結された第1回転要素と、内燃機関に連結された第2回転要素と、駆動軸に連結された第3回転要素とを少なくとも含む、相互に差動作用をなす複数の回転要素を備えた、好適には回転二自由度の差動機構として構成される。動力伝達機構に備わる回転要素或いは差動機構の数量は多義的であり、動力伝達機構は、例えば、遊星歯車機構等の各種差動ギア機構を一又は複数備えてもよい。複数の遊星歯車機構を含む場合、各遊星歯車機構を構成する回転要素の一部が複数の遊星歯車機構相互間で適宜共有されていてもよい。
【0017】
動力伝達機構における回転要素相互間の差動作用に鑑みれば、第1回転電機に連結された第1回転要素は、内燃機関に反力トルクを与える反力要素として機能する。第2回転要素を介して動力伝達機構に入力される内燃機関のトルクは、この反力トルクに対応する一部の直行トルクが、第3回転要素を介して駆動軸に伝達される。このような構成においては、第1回転電機により、内燃機関の機関回転速度と駆動軸の回転速度(車軸の回転速度と一義的である)との比たる変速比が、少なくとも所定の範囲で連続的に可変となり得る。即ち、動力伝達機構及び第1回転電機は、好適には一種の電気的CVT(Continuously Variable Transmission:無段変速装置)として機能する。この一種の電気的CVT状態が実現される動力伝達機構の変速モードは、本発明において適宜「無段変速モード」と呼称される。尚、無段変速モードによれば、第1回転電機による回転制御と、内燃機関のトルク制御とにより、内燃機関の動作点に比較的高い自由度が与えられる。この点を利用し、無段変速モードにおける内燃機関の動作点は、好適な一形態として、ハイブリッド車両全体の効率(例えば、内燃機関の熱効率、回転電機と蓄電手段との間の充放電効率、動力伝達機構のトルク分割作用によるトルク伝達効率等に関係する)が最大となる最適燃費動作点に制御されてもよい。
【0018】
一方、第2回転電機は、駆動軸と直結或いは各種ギア機構や係合機構等を介して間接的に連結され、駆動軸との間でトルクを入出力可能に構成される。第2回転電機は、例えば正回転領域において、例えば駆動輪、車軸及び駆動軸を順次介する動力伝達経路でトルクが入力された場合(即ち、負トルクである)等に、係る入力トルクを利用した電力回生が可能であり、また例えば正回転領域において駆動軸に対し正トルクを供給(即ち、力行)することにより、駆動軸の出力トルクとしての駆動軸トルクの少なくとも一部を負担することが可能である。本発明に係るハイブリッド車両は、例えば、ドライバのアクセル操作等により駆動軸に要求された駆動軸要求トルクに対する、先述した直行トルクの余剰分又は不足分を、適宜この第2回転電機により吸収又はアシストしつつ走行することができる。
【0019】
本発明に係るハイブリッド車両は、例えばドグクラッチ機構等の各種回転同期式係合機構を好適な一態様として採り得る係合装置を備える。係合装置は、一対の係合要素を備えており、この一対の係合要素が相互いに解放されてなる解放状態において、動力伝達機構の変速モードとして上述した無段変速モードを実現することができる。一方、この一対の係合要素は、一方が固定要素(即ち、ブレーキ要素)に、また他方が動力伝達機構の一回転要素に連結されており、これらが相互いに係合してなる係合状態において、当該一回転要素の回転をゼロ回転に固定することができる。動力伝達機構は、係合装置が、この係合状態を採る場合において、上述した変速比が一義的に決まる構成となっている。
【0020】
尚、係る変速比固定の作用に鑑みれば、係合装置の他方の係合要素は、少なくとも第2及び第3回転要素には連結されない。例えば、一対の係合要素の他方の係合要素が、第1回転要素に連結された場合、係合装置が係合状態を採ると、第1回転電機の回転は強制的にゼロ回転となり、車軸の回転に影響される駆動軸の回転と、上述した差動作用とによって、内燃機関の機関回転速度は一義的に固定される(尚、物理的な変速装置が介装されている場合には、変速装置の変速段の採り得るギア比の範囲では、変速比は多義的となり得るが、一の変速段についてみれば、機関回転速度と駆動軸の回転速度とは一義的である)。このような状態は、例えば「MG1ロック」等と称され得る。また、動力伝達機構の構成によっては、第1回転要素の回転を直接阻止せずとも、第1回転要素を固定回転状態に維持し、変速比を固定することが可能となる。例えば、動力伝達機構が、複数の差動機構を備え、一方の差動機構における複数の回転要素が、他方の差動機構における複数の回転要素と夫々連結される、四要素回転二自由度の差動機構として構成される場合、第1及び第2回転電機並びに内燃機関に連結されない残余の一回転要素の回転を阻止する構成とすれば、同様に変速比を固定することができる。
【0021】
ところで、係合装置により固定変速比モードが選択されている状態においては、内燃機関に対し、係合装置から物理的な反力を与えることができる。従って、固定変速比モードにおいては、第1回転電機による反力の付与は必要とされず、無駄な電力消費を回避する観点から、固定変速比モードにおいて、第1回転電機は、好適には非稼動状態に維持される。
【0022】
一方、固定変速比モードから無段変速モードへの変速モードの切り替え要求は多義的に生じ得るが、その一例として、ドライバがアクセルペダル操作等を介して要求する駆動力(ドライバ要求駆動力)が増加又は減少した場合にも、この種の切り替え要求は生じ得る。ドライバ要求駆動力が変化する過程において固定変速比モードを無段変速モードへ切り替える場合、切り替え前後における駆動軸トルクの不連続性及び係合装置における一対の係合要素相互間で生じる物理的衝撃に起因するトルクショック等を回避する必要から、第1回転電機から付与される反力トルクを正確に制御する必要が生じる。
【0023】
特に、係合装置がドグクラッチ等、一対の係合要素相互間でガタと称される間隙(遊びシロ)が生じる回転同期式の噛合装置においては、反力トルク移譲中のガタ打ち音やガタ打ちショックを緩和するために、その必要性は一層大きくなる。何故ならこの種の装置においては、一対の係合要素相互間にトルクが作用している状態では一対の係合要素を解放状態に移行することができず、必然的に、一対の係合要素相互間に作用するトルクを、ゼロトルク又は略ゼロトルク付近に維持する必要が生じるからである。例えば、第1回転電機の反力トルクの制御性が低いと、一対の係合要素の状態が、トルク作用状態とトルク非作用状態との間で頻繁に切り替わる結果となり、その都度、ガタ打ち音やガタ打ちショック等が発生し、快適性を著しく減じる結果を招来し得るのである。
【0024】
本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置は、係る課題を、境界値決定手段、範囲決定手段、固定手段、補償制御手段及び切り替え制御手段の作用により解決する。
【0025】
即ち、本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置によれば、ドライバの要求駆動力変化に伴って固定変速比モードから無段変速モードへの変速モードの切り替え要求が生じた場合において、境界値決定手段により駆動軸トルクの境界値が決定される。ここで、駆動軸トルクの境界値とは、第2回転電機と蓄電手段との間の電力の入出力(尚、電力の入力とは、即ち、第2回転電機による電力回生を意味し、電力の出力とは、即ち、第2回転電機による駆動軸トルクのアシストを意味する)によって調整することが可能な駆動軸トルクの値の限界値を意味しており、後述する内燃機関の出力トルクの固定措置によって駆動軸トルクが駆動軸要求トルクに対して余剰となる場合には回生側のトルクの限界値を、反対に駆動軸トルクが駆動軸要求トルクに対して不足する場合には力行側のトルクの限界値を、夫々意味する。
【0026】
尚、限界値とは、物理的又は電気的な制約に基づいて策定された仕様或いは定格上の動作限界に相当する値に限らず、その時点で適用される各種の制御則、或いはその時点で生じ得る各種の制約等に基づいた、制御上適宜定められ得る動作限界に相当する値であってもよい。
【0027】
一方、このような境界値が決定されると、この決定された境界値に基づいて、駆動軸トルクを駆動軸要求トルクに維持することが可能となる内燃機関の出力トルクの範囲が決定される。尚、「範囲が決定される」とは、範囲を実質上規定し得る上限値等が決定されることも含む概念である。この出力トルクの範囲は、端的に言えば、要求駆動力が低下していく過程(即ち、駆動軸要求トルクもまた低下していく)においては所定のトルク閾値未満のトルク範囲であり、要求駆動力が上昇していく過程(即ち、駆動軸要求トルクもまた上昇していく)においては、あるトルク閾値よりも大きいトルク範囲である。
【0028】
範囲決定手段によりこのような内燃機関の出力トルクの範囲が決定されると、固定手段により、この出力トルクの範囲内で内燃機関の出力トルクが固定される。また、この出力トルクの固定時点以降に生じ得る、駆動軸トルクと要求駆動軸トルクとの乖離は、補償制御手段により実現される、第2回転電機を介した電力回生或いはトルクアシストにより補償される。補償制御手段によるこのような駆動軸トルクの補償制御によって、駆動軸トルクは、表面上何ら問題無く駆動軸要求トルクに維持される。
【0029】
切り替え制御手段は、このように駆動軸トルクの補償制御により駆動軸トルクが駆動軸要求トルクに一致し、且つ、固定手段により内燃機関の出力トルクが先に決定された範囲内の値(理想的には、決定された範囲の上限値である。尚、これ以降、この値を適宜「固定トルク閾値」等と表現する)に固定されている状態で、係合装置を制御し、一対の係合要素を解放状態に移行せしめることによって、変速モードを固定変速比モードから無段変速モードへと切り替える。
【0030】
ここで、本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置は、主として二つの特徴的技術思想を有している。第1は、内燃機関の出力トルクが固定されることであり、第2は、内燃機関の出力トルクを固定するに際しての目標値が、その時点の蓄電手段及び第2回転電機の状態を考慮して決定されることである。
【0031】
第1の特徴的技術思想によれば、内燃機関の出力トルクが固定されることから、上述した第1回転電機の反力トルクの制御に要求される制御性が比較的低くて済む。これは、トルクの出力に燃料の燃焼過程を要する内燃機関の制御性が、PWM等の電力制御により駆動される第1回転電機の制御性と較べて明確に劣る点に鑑みれば明らかである。要求される制御性が相対的に低くて済めば、一対の係合要素をトルク非作用状態に維持することの困難性は緩和され、円滑且つ迅速に、係合装置を解放状態に移行せしめることができるのである。
【0032】
ところで、ドライバ要求駆動力に応じて固定変速比モードを終了させる必要がある場合、このように内燃機関の出力トルクを固定することによる利益を享受するにあたって何らの対策も講じられぬと、ドライバの運転操作に連動するドライバ要求駆動力は事前に予測不能であることから、第2回転電機に要求される入出力トルクが、第2回転電機の動作限界を超える可能性がある。このような現象が生じてしまうと、駆動軸トルクは不連続となるため、駆動軸トルクのトルク変動が快適性を著しく減じる可能性がある。その点に鑑みれば、第2回転電機の体格を予めこの種の現象の発生に耐え得る程度に増大させる必要が生じる。その結果、コスト面や車両搭載性の面で不利が生じる。
【0033】
第2の特徴的技術思想は、この点を考慮したものであり、第1の特徴的技術思想による実践上の利益を享受するため、内燃機関の出力トルクの固定値と、蓄電手段及び第2回転電機の状態との間に相関を持たせるものである。このような相関を持たせた効果は、実制御上、内燃機関の出力トルクを固定トルク閾値に固定するタイミングが可変となる点となって現れる。即ち、本発明は、第2回転電機の体格に余裕を持たせるのではなく、第2回転電機の体格に合わせた固定トルク閾値(一義的にトルク固定タイミング)を設定する点に本質があり、このような固定トルク閾値の設定により、円滑且つ迅速な変速モードの切り替えを、コスト面及び車両搭載性の面で不利益を被ることなく実現することを可能としているのである。
【0034】
本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置の一の態様では、前記係合装置は、前記一対の係合要素が、相互に回転が同期してなる回転同期状態、且つ、回転方向に形成されたガタが詰められたガタ詰め状態において前記係合状態となる回転同期式の係合装置である(請求項2)。
【0035】
この態様によれば、係合装置が、その係合過程として回転同期過程及びガタ詰め過程を要し、その解放過程としてトルク非作用状態へ向けたトルク制御過程を要する、ドグクラッチ機構等の回転同期式の係合装置として構成される。従って、一対の係合要素を円滑且つ迅速に解放状態に移行させる旨の本発明の効果が最も顕著に現れる。
【0036】
本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置の他の態様では、前記境界値決定手段は、前記要求駆動力の変化量が大きい程小さくなるように、且つ、前記蓄電手段の目標充放電量が小さい程小さくなるように前記境界値を決定する(請求項3)。
【0037】
この態様によれば、駆動軸トルクの境界値を、第2回転電機及び蓄電手段の状態に正確に対応付けることが可能となるため、第2回転電機の体格に安全面から要求されるマージンをより小さくすることができ、コスト面及び車両搭載性の面でより一層有利である。
【0038】
尚、蓄電手段の目標充放電量は、例えば、蓄電手段の充放電量許容値(例えば、所謂Win(充電制限値)やWout(放電制限値)でもよい)、その時点の第2回転電機の回転速度を電力換算した値、及び、その時点の第2回転電機の出力トルクと絶対値としての最大トルク(正負の符号を勘案すれば、充電時であれば最小トルク、放電時であれば最大トルク)等に基づいて決定することができる。この際、これらのパラメータ要素と目標充放電量とを対応付けたマップ等が用意されていてもよいし、予め実験的に、経験的に又は理論的に策定された演算則等に従ってこれらのパラメータから適宜目標充放電量が導出されてもよい。
【0039】
本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御装置の他の態様では、前記切り替え要求が生じてから前記内燃機関の出力トルクが固定されるまでの期間内において、前記内燃機関に反力を与える前記第1回転電機の出力トルクを、前記要求駆動力に対応する前記内燃機関の出力トルク未満に相当する値に維持する維持制御手段を更に具備する(請求項4)。
【0040】
この態様によれば、固定手段により内燃機関の出力トルクが固定トルク値に固定されるまでの期間については、第1回転電機の出力トルクが要求駆動軸トルクに対応する内燃機関の出力トルク(尚、固定変速比モードにおいては、典型的には内燃機関の出力トルクで駆動軸トルクを賄うことからして、このトルクは、要求駆動軸トルクと一致するとの解釈も成立し得る)未満に相当する値に維持される。
【0041】
即ち、この態様の要諦は、係合装置の解放作業を、実質的に内燃機関の出力トルクが固定トルク閾値に固定された後に開始する点にある。このようにすれば、内燃機関の出力トルクが固定トルク閾値に到達する過程において、第1回転電機から付与される反力トルクと内燃機関の出力トルクとのバランスが崩れ、不要なガタ打ち音、ガタ打ちショック或いはトルクショック等が生じる可能性が著しく減じられるため、快適性を確実に担保する点から極めて有益である。
【0042】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】本発明の第1実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図2】図1のハイブリッド車両におけるハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図3】図2のハイブリッド駆動装置の一動作状態を例示する動作共線図である。
【図4】固定変速比モードから無段変速モードへの切り替え時における、図1のハイブリッド車両の一動作状態を説明するタイミングチャートである。
【図5】固定変速比モードから無段変速モードへの切り替え時における、図1のハイブリッド車両の動作状態を説明するタイミングチャートである。
【図6】図1のハイブリッド車両においてECUにより実行される切り替え制御処理のフローチャートである。
【図7】図6の切り替え制御処理において参照される充電側境界値マップの概念図である。
【図8】図6の切り替え制御処理において参照される放電側境界値マップの概念図である。
【図9】図6の切り替え制御処理の効果に係り、要求駆動力減少時における、目標充電量が大きい場合に対応する、図1のハイブリッド車両の一動作特性を例示するタイミングチャートである。
【図10】図6の切り替え制御処理の効果に係り、要求駆動力増加時における、目標充電量が小さい場合に対応する、図1のハイブリッド車両の一動作特性を例示するタイミングチャートである。
【図11】本発明の第2実施形態に係る切り替え制御処理のフローチャートである。
【図12】図11の切り替え制御処理の効果に係り、要求駆動力減少時における図1のハイブリッド車両の一動作特性を例示するタイミングチャートである。
【図13】本発明の第3実施形態に係る切り替え制御処理のフローチャートである。
【図14】本発明の第4実施形態の効果に係り、要求駆動力減少時における図1のハイブリッド車両の一動作特性を例示するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0044】
<発明の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【0045】
<実施形態の構成>
始めに、図1を参照し、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両1の構成について説明する。ここに、図1は、ハイブリッド車両1の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【0046】
図1において、ハイブリッド車両1は、ECU100、PCU(Power Control Unit)11、バッテリ12、アクセル開度センサ13及び車速センサ14並びにハイブリッド駆動装置10を備えた、本発明に係る「ハイブリッド車両」の一例である。
【0047】
ECU100は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM等を備え、ハイブリッド車両1の各部の動作を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド車両の駆動制御装置」の一例である。ECU100は、ROMに格納された制御プログラムに従って、後述する切り替え制御処理を実行可能に構成されている。
【0048】
尚、ECU100は、本発明に係る「境界値決定手段」、「範囲決定手段」、「固定手段」、「補償制御手段」、「切り替え制御手段」及び「維持制御手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てECU100によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のECU、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【0049】
ハイブリッド駆動装置10は、ハイブリッド車両1の車軸たる左車軸SFL(左前輪FLに対応)及び右車軸SFR(右前輪FRに対応)に駆動力としての駆動トルクを供給することによりハイブリッド車両1を駆動するドライブユニットである。ハイブリッド駆動装置10の詳細な構成については後述する。
【0050】
PCU11は、バッテリ12から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述するモータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2に供給すると共に、モータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ12に供給可能に構成された不図示のインバータを含み、バッテリ12と各モータジェネレータとの間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力(即ち、この場合、バッテリ12を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる)を制御可能に構成された制御ユニットである。PCU11は、ECU100と電気的に接続されており、ECU100によってその動作が制御される構成となっている。
【0051】
バッテリ12は、例えばリチウムイオンバッテリセル等の単位電池セルを複数(例えば、数百個)直列に接続した構成を有し、モータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2を力行するための電力に係る電力供給源として機能する電池ユニットであり、本発明に係る「蓄電手段」の一例である。尚、バッテリ12は、モータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2の電力回生時には、その回生電力の供給先としても機能する。即ち、バッテリ12は、充電可能な二次電池である。
【0052】
アクセル開度センサ13は、ハイブリッド車両1の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Taを検出可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ13は、ECU100と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Taは、ECU100によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【0053】
車速センサ14は、ハイブリッド車両1の車速Vを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ14は、ECU100と電気的に接続されており、検出された車速Vは、ECU100によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【0054】
ここで、図2を参照し、ハイブリッド駆動装置10の詳細な構成について説明する。ここに、図2は、ハイブリッド駆動装置10の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図1と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【0055】
図2において、ハイブリッド駆動装置10は、エンジン200、動力分割機構300、モータジェネレータMG1(以下、適宜「MG1」と略称する)、モータジェネレータMG2(以下、適宜「MG2」と略称する)、MG2減速機構400、駆動軸500、減速機構600、ブレーキ機構700及びMG2出力軸800を備える。
【0056】
エンジン200は、ハイブリッド車両1の主たる動力源として機能するように構成された、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンである。エンジン200は、公知のガソリンエンジンであり、ここでは、その詳細な構成を割愛するが、エンジン200の出力動力たるエンジントルクTeは、不図示のクランク軸を介して、動力分割機構300の動力入力軸310に伝達される構成となっている。尚、エンジン200は、本発明に係る内燃機関の採り得る実践的態様の一例に過ぎず、本発明に係る内燃機関の実践的態様としては、エンジン200に限らず、公知の各種エンジンを採用可能である。
【0057】
モータジェネレータMG1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備えた電動発電機であり、本発明に係る「第1回転電機」の一例である。
【0058】
モータジェネレータMG2は、モータジェネレータMG1よりも体格の大きい、本発明に係る「第2回転電機」の一例たる電動発電機であり、モータジェネレータMG1と同様に、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備えた構成となっている。
【0059】
尚、モータジェネレータMG1及びMG2は、同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有するが、無論他の構成を有していてもよい。
【0060】
動力分割機構300は、本発明に係る「動力伝達機構」の一例たる遊星歯車機構である。
【0061】
動力分割機構300は、中心部に設けられた、本発明に係る「第1回転要素」の一例たるサンギアS1と、サンギアS1の外周に同心円状に設けられた、本発明に係る「第3回転要素」の他の一例たるリングギアR1と、サンギアS1とリングギアR1との間に配置されてサンギアS1の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア(不図示)と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支する、本発明に係る「第2回転要素」の更に他の一例たるキャリアC1とを備える。
【0062】
サンギアS1は、動力分割機構300に対しエンジントルクTeに拮抗する反力トルクを入力する反力入力要素であり、モータジェネレータMG1の出力回転軸たるMG1出力軸320に固定されている。従って、サンギアS1の回転速度は、モータジェネレータMG1の回転速度たるMG1回転速度Nmg1と等価である。リングギアR1は、動力分割機構300の動力出力要素であり、動力出力軸330に、その回転軸を共有する形で連結されている。キャリアC1は、先に述べたように、エンジン200のクランク軸に連結された動力入力軸310にその回転軸を共有する形で連結されており、その回転速度は、エンジン200の機関回転速度Neと等価である。
【0063】
MG2減速機構400は、動力分割機構300の動力出力軸330に連結された第1ギア410、ハイブリッド駆動装置10の動力出力軸たる駆動軸500に連結され、第1ギア410及び第3ギア430と噛合する第2ギア420を備えた減速装置である。
【0064】
MG2減速機構400において、第2ギア420の回転速度は、駆動軸500の回転速度と等価であり、即ち、ハイブリッド駆動装置10の出力回転速度Noutと等価である。また、第3ギア430の歯数は、第2ギア420の歯数よりも多くなっており、駆動軸500の回転速度は、減速された状態でMG2出力軸800を介してモータジェネレータMG2に伝達される。従って、モータジェネレータMG2の回転速度たるMG2回転速度Nmg2は、出力回転速度Noutに対し減速される。
【0065】
尚、MG2減速機構400の構成は、モータジェネレータMG2を減速する機構の採り得る一形態に過ぎず、この種の減速機構は、多様な形態を有し得る。例えば、この種の減速機構は、駆動軸に固定された回転要素と、固定要素に固定された回転要素と、MG2のロータに固定された回転要素とを含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を含む一種の差動ギア機構として構成されていてもよい。また、この種の減速機構は、必ずしもハイブリッド駆動装置に備わっておらずともよい。
【0066】
減速機構600は、先述した左車軸SFL及び右車軸SFRと、駆動軸500との間のトルク伝達を行うギア機構である。
【0067】
ブレーキ機構700は、アクチュエータ710と、アクチュエータ出力軸720と、スリーブSLと、MG1側係合要素DG2と、ブレーキ側係合要素DG1と備え、MG1側係合要素DG2とブレーキ側係合要素DG1とがスリーブSLを介して間接的に係合してなる係合状態において、モータジェネレータMG1を回転不能のロック状態に維持する、本発明に係る「係合装置」の一例たる回転同期噛合式のドグクラッチ機構である。
【0068】
MG1側係合要素DG2は、先述したMG1出力軸320に固定され、MG1出力軸320と一体回転する円板状の係合部材である。MG1係合要素DG2の外周面には、噛合用の歯状部材たる外歯(不図示)が等間隔に配設されている。
【0069】
ブレーキ側係合要素DG1は、ハイブリッド車両1のシャシ等、回転速度ゼロの回転要素、即ち、固定要素に固定された、MG1側係合要素DG2と対向配置された円板状の係合部材である。ブレーキ側係合要素DG1の外周面には、噛合用の歯状部材たる外歯(不図示)が等間隔に配設されている。MG1側係合要DG2及びブレーキ側係合要素DG1は、本発明に係る「一対の係合要素」の一例である。
【0070】
スリーブSLは、アクチュエータ出力軸720に連結され、このアクチュエータ出力軸720を駆動するアクチュエータ710の作用により、所定のストローク方向(紙面左右方向)に所定量ストローク可能に構成された環状部材である。スリーブSLの内周面には、噛合用の歯状部材たる内歯(不図示)が等間隔で配設されている。この内歯は、MG1側係合要素DG2及びブレーキ側係合要素DG1に夫々形成された上述の外歯と、回転同期状態において噛合可能に構成されている。図2には、スリーブSLがMG1側係合要素DG2のみと噛合している状態が例示されている。
【0071】
このようにスリーブSLがMG1側係合要素DG2とのみ係合している状態では、MG1側係合要素DG2とブレーキ側係合要素DG1とは係合しておらず、MG1側係合要素DG2はブレーキ側係合要素DG1の状態に関係なく回転可能である。即ち、この状態は、本発明に係る「解放状態」の一例たる解放状態となる。一方、スリーブSLが上記ストローク方向(より具体的には、紙面左方向)に所定量ストロークした状態では、スリーブSLに形成された内歯は、MG1側係合要素DG2の外歯と共にブレーキ側係合要素DG1の外歯とも噛合する。この状態では、MG1側係合要素DG2とブレーキ側係合要素DG1とは間接的に係合することになり、モータジェネレータMG1の回転は、ブレーキ側係合要素DG1によって阻まれ、モータジェネレータMG1はゼロ回転にロックされる。即ち、この状態は、本発明に係る「係合状態」の一例たる係合状態となる。
【0072】
アクチュエータ710は、アクチュエータ出力軸720に対し、スリーブSLを上記ストローク方向にストローク運動させるための駆動力を付与可能な、公知の直動式電磁アクチュエータである。アクチュエータ710は、その駆動力源としてソレノイド(電磁石)を備えており、このソレノイドに対し、駆動電流たる励磁電流が供給されることにより、アクチュエータ出力軸720をストローク方向に変位させる電磁力を発生させる仕組みとなっている。尚、アクチュエータ710は、PCU11と電気的に接続されており、PCU11からの電力供給により駆動電流を供給可能である。従って、アクチュエータ710の動作状態もまた、ECU100により制御される構成となっている。尚、アクチュエータ出力軸720のストローク方向は、駆動電流の符合を反転させることによって反転する。
【0073】
尚、ハイブリッド駆動装置10においては、図示破線枠A1、A2及びA3に相当する部位に、レゾルバ等の回転センサが付設されており、検出部位の回転速度を検出可能な構成となっている。これら回転センサは、ECU100と電気的に接続された状態にあり、検出された回転速度は、夫々ECU100に対し一定又は不定の周期で送出されている。補足すると、図示破線枠A1に相当する部位の回転速度とは、即ちMG1回転速度Nmg1であり、図示破線枠A2に相当する部位の回転速度とは、即ちMG2回転速度Nmg2である。また、図示破線枠A3に相当する部位の回転速度とは、即ち、出力回転速度Noutである。
【0074】
動力分割機構300は、上述した構成の下で、エンジン200から動力入力軸310に供給されるエンジントルクTeを、キャリアC1によってサンギアS1及びリングギアR1に所定の比率(各ギア相互間のギア比に応じた比率)で分配し、エンジントルクTeを2系統に分割することが可能である。この際、動力分割機構300の動作を分かり易くするため、リングギアR1の歯数に対するサンギアS1の歯数としてのギア比ρを定義すると、エンジン200からキャリアC1に対しエンジントルクTeを作用させた場合に、サンギアS1に作用するトルクTesは下記(1)式により、また動力出力軸330に現れるエンジン直行トルクTerは下記(2)式により、夫々表される。
【0075】
Tes=−Te×ρ/(1+ρ)・・・(1)
Ter=Te×1/(1+ρ)・・・(2)
尚、本発明に係る「動力伝達機構」に係る実施形態上の構成は、動力分割機構300のものに限定されない。例えば、本発明に係る動力伝達機構は、複数の遊星歯車機構が組み合わされた複合型遊星歯車機構であってもよい。
【0076】
<実施形態の動作>
<変速モードの詳細>
本実施形態に係るハイブリッド車両1は、変速モードとして、固定変速比モード及び無段変速モードを選択可能である。
【0077】
ここで、図3を参照し、ハイブリッド車両1の変速モードについて説明する。ここに、図3は、ハイブリッド駆動装置10の一動作状態を例示する動作共線図である。尚、同図において、図2と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【0078】
図3(a)において、縦軸は回転速度を表しており、横軸には、左から順にサンギアS1(一義的にモータジェネレータMG1)、キャリアC1(一義的にエンジン200)及びリングギアR1(一義的にモータジェネレータMG2及び駆動軸500)が表されている。
【0079】
ここで、動力分割機構300は、相互に差動関係にある複数の回転要素により構成された回転二自由度の遊星歯車機構であり、サンギアS1、キャリアC1及びリングギアR1のうち二要素の回転速度が定まった場合に、残余の一回転要素の回転速度が必然的に定まる構成となっている。即ち、動作共線図上において、各回転要素の動作状態は、ハイブリッド駆動装置10の一動作状態に一対一に対応する一の動作共線によって表すことができる。
【0080】
図3(a)において、車速V及び出力回転速度Noutと一義的な回転関係にあるリングギアR1が、図示白丸m1に相当する回転速度で回転しているとする。この場合、モータジェネレータMG1が、図示白丸g1に相当する回転速度で回転していれば、残余の回転要素たるキャリアC1に連結されたエンジン200の回転速度(即ち、機関回転速度Ne)は、必然的に図示白丸e1に相当する回転速度となる。この際、リングギアR1の回転速度を維持したまま(即ち、一義的に出力回転速度Nout及びMG2回転速度Nmg2を維持したまま)モータジェネレータMG1の回転速度を図示白丸g2及び白丸g3に相当する回転速度に夫々変化させれば、エンジン200の回転速度は、夫々図示白丸e2及び白丸e3に相当する回転速度へと変化する。
【0081】
即ち、この場合、モータジェネレータMG1を回転速度制御機構として機能させることによって、エンジン200を所望の動作点(ここでは、機関回転速度NeとエンジントルクTeの組み合わせにより規定される一動作条件を意味する)で動作させることが可能となる。この状態に対応する変速モードが、無段変速モードである。無段変速モードでは、エンジン200の動作点は、基本的にエンジン200の燃料消費率が最小となる燃費最小動作点に制御される。
【0082】
無段変速モードにおいては、当然ながらMG1回転速度Nmg1は可変である必要がある。このため、無段変速モードが選択される場合、ブレーキ機構700は、上述した解放状態に維持される。
【0083】
動力分割機構300において、駆動軸500に先に述べたエンジントルクTeに対応するトルクTerを供給するためには、MG1トルクTmg1として、エンジントルクTeに応じてサンギアS1の回転軸たるMG1出力軸320に現れる先述のトルクTesと大きさが等しく且つ符合が反転した(即ち、負トルクである)反力トルクを、モータジェネレータMG1からこのMG1出力軸320に供給する必要がある。
【0084】
この場合、上記白丸g1或いは白丸g2といった正回転領域の動作点において、MG1は正回転負トルクの電力回生状態(即ち、発電状態)となる。このように、無段変速モードにおいては、モータジェネレータMG1を反力要素として機能させることにより、駆動軸にエンジントルクTeの一部を供給しつつ、サンギア軸に分配されるエンジントルクTeの一部で電力回生(発電)が行われる。駆動軸500に対し要求されるトルク(即ち、ハイブリッド車両1の要求トルク)が、エンジン200からの直行トルクで不足する場合には、この回生電力を利用する形で、或いは適宜バッテリ12から電力を持ち出して、モータジェネレータMG2から駆動軸に対し適宜アシストトルクとしてのMG2トルクTmg2が供給される。
【0085】
一方、例えば高速軽負荷走行時等、出力回転速度Noutが比較的高い割に機関回転速度Neが比較的低い運転条件においては、モータジェネレータMG1が、例えば図示白丸g3の如き負回転領域の動作点となることがある。モータジェネレータMG1は、エンジントルクTeの反力トルクとして負トルクを出力しているから、この場合、MG1は、負回転負トルクの状態となって力行状態となる。即ち、この場合、モータジェネレータMG1から出力されるMG1トルクTmg1は、ハイブリッド車両1の駆動トルクとして駆動軸に伝達される。
【0086】
他方で、ハイブリッド駆動装置10では、エンジン直行トルクTerとMG2トルクTmg2との総和がドライバ要求トルクに合致するように、エンジン200、MG1及びMG2が相互に協調的に制御されており、このようにMG1が力行状態に陥った場合、モータジェネレータMG2は、駆動軸500に供給される、要求トルクに対し過剰なトルクを吸収するため負トルク状態となる。この場合、モータジェネレータMG2は、正回転負トルクの電力回生状態となる。このような状態においては、MG1からの駆動力をMG2での電力回生に利用し、この回生電力によりMG1を力行駆動する、といった所謂動力循環と称される非効率な電気パスが生じることとなる。動力循環が生じた状態では、ハイブリッド駆動装置10のシステム効率が低下する。
【0087】
そこで、ハイブリッド車両1では、予め、例えばこのような動力循環が生じ得るものとして定められた運転領域において、ブレーキ機構700の動作状態が、上述した係合状態に制御され、モータジェネレータMG1がロックされる。その様子が図3(b)に示される。スリーブSLを介してMG1側係合要素DG2とブレーキ側係合要素DG1とが係合すると、モータジェネレータMG1の回転速度たるMG1回転速度Nmg1は、図示白丸g4に相当するゼロ回転にロックされる。
【0088】
この場合、出力回転速度NoutとMG1回転速度Nmg1(Nmg1=0)とにより、残余の機関回転速度Neは、図示白丸e4に相当する回転速度に一義的に決定される。即ち、モータジェネレータMG1がロックされた場合、機関回転速度Neは、車速Vと一義的な出力回転速度Noutにより一義的に決定される(即ち、変速比が一定となる)。この状態に対応する変速モードが固定変速比モードである。
【0089】
固定変速比モードでは、本来モータジェネレータMG1が負担すべきエンジントルクTeの反力トルクを、ブレーキ機構700の物理的な係合力により代替させることができる。即ち、この場合、モータジェネレータMG1を電力回生状態にも力行状態にも制御する必要はなくなり、モータジェネレータMG1を停止させることが可能となる。従って、基本的には、モータジェネレータMG2を稼動させる必要もなくなり、モータジェネレータMG2は、言わば空転状態となる。結局、固定変速比モードでは、駆動軸500に現れる駆動軸トルクが、エンジントルクTeのうち、動力分割機構300により駆動軸側に分割される直行トルクTerのみとなり、ハイブリッド駆動装置10は、機械的な動力伝達を行うのみとなって、その伝達効率が向上する。
【0090】
<切り替え制御処理の概要>
固定変速比モードから無段変速モードへの変速モードの切り替え要求は、多義的に生じ得るが、ドライバによるアクセルペダルの操作によって係る切り替え要求が生じる場合において何らの対策も講じられぬ場合には、実践上好ましくない問題が生じ得る。このような問題について、図4を参照して説明する。ここに、図4は、固定変速比モードから無段変速モードへの切り替え時における、ハイブリッド車両1の一動作状態を説明するタイミングチャートである。
【0091】
図4において、上段から順に、アクセル開度Ta、要求駆動力Ft、エンジントルクTe、MG2トルクTmg2、MG1トルクTmg1、ブレーキトルクTclt(MG1側係合要素DG2とブレーキ側係合要素DG1との間に作用するトルク)及びバッテリ充放電電力Pbの各時間特性が例示される。
【0092】
図4において、ある時刻においてアクセル開度Taが減少に転じ、その結果、要求駆動力Ftが図示L_Ft(破線参照)の如くに変化して、時刻T1において、固定変速比モードから無段変速モードへの変速モードの切り替え要求が生じたとする。尚、図示L_Fは、ハイブリッド車両1の駆動力Fの時間推移である。
【0093】
一方、エンジントルクTeの特性を見ると、要求駆動力Ftに対応する駆動軸要求トルク(本発明に係る「要求トルク」の一例)のうちエンジントルクTeで賄うべき成分(ここでは、駆動軸要求トルクと等しいものとする)としてのエンジン要求トルクTe1の軌跡は、図示L_Te1(破線参照)のようになる。これに対して、実際のエンジントルクTeの時間推移は、図示L_Te(実線参照)のようになる。
【0094】
他方、切り替え要求が生じると、ECU100は、ブレーキ機構700の一対の係合要素をトルク非作用状態(即ち、スリーブSLを介した係合状態にあるMG1側係合要素DG2とブレーキ側係合要素DG1との間にトルクが作用していない状態)とすべく、MG1トルクTmg1を制御する。その結果、図示L_Tmg1(実線参照)として表されるMG1トルクTmg1は、エンジン要求トルクTe1の反力トルクTe1regの軌跡である図示L_Te1reg(図示破線参照)と時刻T2において一致し、実質的に反力要素ブレーキ機構700からモータジェネレータMG1へと切り替わる(但し、ブレーキ機構700の一対の係合要素は未だ解放状態ではない)。他方、反力トルクTe1regを負担する必要がなくなったブレーキ機構700においては、一対の係合要素がトルク非作用状態となり、図示L_Tclt(実線参照)としてその軌跡が表されるブレーキトルクTcltは、時刻T2においてゼロとなる。
【0095】
ここで、このような切り替え制御が実行される場合、MG1トルクTmg1の時間特性図において破線枠として示される過渡的時間領域において、MG1トルクTmg1のトルク制御が難しくなる。即ち、図示破線枠のような過渡的時間領域では、反力トルクTe1regを負担する反力要素はモータジェネレータMG1に切り替わっているものの、MG1側係合要素DG2とブレーキ側係合要素DG1とはスリーブSLを介した擬係合状態とも言うべき状態にある(上述したストロークの実行過程を含む)。従って、時刻T2において開始される上述したスリーブSLのストローク制御を完遂するため、MG1トルクTmg1と反力トルクTe1regとは、相互に一致しつつ推移する必要がある。
【0096】
ところが、エンジン200は、その構成上、トルクの出力に、燃料の燃焼といった化学的反応作用を伴う。従って、電気駆動型のモータジェネレータMG1と較べると、その制御性は劣り、MG1トルクTmg1は、少なくない頻度で反力トルクTe1regに対して微増或いは微減状態となる。
【0097】
ここで特に、一対の係合要素間のトルク非作用状態が崩れることによる、一対の係合要素間におけるスリーブSLを介したガタ打ちショック(MG1側係合要素DG2とスリーブSLとの間のガタが詰まる際のショック+スリーブSLとブレーキ側係合要素DG1との間のガタが詰まる際のショック)は、エンジン要求トルクTe1の反力トルクTe1regよりもMG1トルクTmg1の値が小さい(反力なのでゼロから離れる側)場合も、大きい(反力なので、ゼロに近付く側)場合も生じ得る。このため、このような制御では、快適性が低下するばかりか、ブレーキ機構700を解放状態に移行させることが出来なくなってしまうのである。
【0098】
一方、このような問題は、図5に例示する措置を講じることにより解決され得る。ここで、このような解決策について、図5を参照して説明する。ここに、図5は、固定変速比モードから無段変速モードへの切り替え時における、ハイブリッド車両1の他の動作状態を説明するタイミングチャートである。尚、同図において、図4と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。尚、同図において、図4と重複する箇所には、同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【0099】
図5において、時刻T1に変速モードの切り替え要求が生じると、エンジントルクTeは、その時点のトルク値に固定される(図示L_Te参照)。このようにエンジントルクTeを固定してしまえば、図4のようにエンジントルクTeが変化している場合と較べて反力トルクTe1regとMG1トルクTmg1とを整合させるための制御が易しくなる。その結果、ガタ打ちショック等による快適性の低下のない、円滑且つ迅速な変速モードの切り替えが実現され得る。
【0100】
ところで、エンジン要求トルクTe1(図示L_Te1参照)に対する実際のエンジン応答に相当する図示L_Te1’(鎖線参照)に対して、トルク固定により図示L_Teの如くエンジントルクが高止まりした状態では、エンジントルクTeがエンジン要求トルクTe1に対して大きく余剰となる。その結果、図示ハッチング部分に相当する余剰出力が発生する。
【0101】
図5の制御では、この余剰出力が、モータジェネレータMG2における電力回生に消費される。即ち、MG2トルクTmg2は、時刻T1を境に大きく減少(即ち、回生側へ増加)し、MG2は電力回生状態となる(図示ハッチング領域参照)。その結果、バッテリ充放電電力Pbもまた充電側に変化する(図示ハッチング領域参照)。
【0102】
このように、図5の制御では、エンジントルクTeを固定することによって、モータジェネレータMG1に要求される制御性を低下させ、円滑且つ迅速に変速モードを切り替えることが出来る。この際、モータジェネレータMG2が余剰出力を電力回生に消費するため、ハイブリッド車両1における電力収支に問題は基本的に生じない。
【0103】
然るに、この制御態様では、どのように大きい駆動力変化に対してもMG2による電力回生を実現する必要から、モータジェネレータMG2に総じて大きな体格が要求され易い。その結果、車両搭載性の悪化とコストの増加とが避け難い問題となって発生する。本実施形態における切り替え制御処理は、このような問題を解決に導くものである。
【0104】
<切り替え制御処理の詳細>
ここで、図6を参照し、切り替え制御処理の詳細について説明する。ここに、図6は、切り替え制御処理のフローチャートである。
【0105】
図6において、ECU100は、解放要求フラグFGrelが、固定変速比モードから無段変速モードへの変速モードの切り替え要求を表す「1」に設定されているか否かを判定する(ステップS101)。尚、解放要求フラグFGrelは、ECU100自身が設定するフラグであり、ECU100は、迅速に係る判定を実行することができる。解放要求フラグFGrelが、固定変速比モードから無段変速モードへの変速モードの切り替え要求に相当しない「0」である場合(ステップS101:NO)、処理はステップS101で待機状態となる。尚、固定変速比モードから無段変速モードへの切り替え要求が実際に如何なる条件で生じるかについては、本発明との相関が薄く、また公知の各種条件を適用可能な多義的事項であるので、ここでは説明しない。
【0106】
一方、解放要求フラグFGrelが「1」である場合(ステップS101:YES)、ECU100は、要求駆動力Ftを取得する(ステップS102)。尚、要求駆動力Ftは、車速Vとアクセル開度Taとに基づいて予めROMに格納された要求駆動力マップから取得される。
要求駆動力Ftが取得されると、ECU100は、ハイブリッド車両1の要求駆動力Ft(実際の駆動力Fでもよい)が低下傾向にあるか否かを判定する(ステップS103)。要求駆動力Ftが低下傾向にある場合(ステップS103:YES)、即ち、エンジントルクTeをある値で固定した場合に、モータジェネレータMG2による電力回生(即ち、バッテリ12の充電)が主として必要となる場合、ECU100は、目標充電量Pbitgを取得する(ステップS104)。
【0107】
目標充電量Pbitgは、バッテリ12の充電電力の目標値であり、基本的には、バッテリ12のSOC(充電状態指標値)を所定範囲(例えば、SOC値で30%〜70%程度の範囲)に収束させるための、公知のSOCフィードバック制御の運用則に沿って決定され、例えば、現状のSOCが所定範囲の上限値に近ければ小さく、遠ければ大きくなる。本実施形態において、目標充電量Pbitgは、MG2トルクTmg2とその最小値(充電側なのでゼロから遠ざかる)との差、MG2回転速度Nmg2から求まる電力値、及びバッテリ12の充電電力許容値(充電制限値Winで代用してもよい)に基づいた総合的決定プロセスに従って決定される。
【0108】
目標充電量Pbitgが決定されると、固定トルク閾値Tefixが決定される(ステップS105)。固定トルク閾値Tefixは、エンジントルクTeを固定するにあたっての目標値であり、先に述べたエンジン要求トルクTe1と、要求駆動力変化量ΔFt(Ftの時間変化率)及び目標充電量Pbitgにより決定される充電側境界値Tbdiとに基づいて決定される。
【0109】
充電側境界値Tbdiは、予めROMに格納された充電側境界値マップを参照して取得される。ここで、図7を参照し、充電側境界値マップについて説明する。ここに、図7は、充電側境界値マップの概念図である。
【0110】
図7において、充電側境界値マップは、要求駆動力変化量ΔFtと目標充電量Pbitgとを軸要素とする二次元マップである。図示破線で表示するように、充電側境界値Tbdiは、要求駆動力変化量ΔFtが大きい程小さく、且つ、目標充電量Pbitgが小さい程小さい値となるように充電側境界値マップに規定されている。これは、要求駆動力変化量ΔFtが大きい程、電力回生時に生じる回生電力が大きくなるためであり、また、目標充電量Pbitgが小さい程、バッテリ12の状態としては電力回生が不要となるためである。
【0111】
充電側境界値マップには、図7に例示される関係が数値化されて格納されており、ECU100は、その時点の要求駆動力変化量ΔFt及び目標充電量Pbitgに対応する一の値を選択的に取得する構成となっている。尚、充電側境界値マップにおいて、充電側境界値Tbdiは、軸要素の所定区分毎に段階的に設定されている。
【0112】
図6に戻り、ECU100は、ステップS105において、下記(3)式に従って、固定トルク閾値Tefixを決定する。
【0113】
Tefix=Te1+Tbdi・・・(3)
固定トルク閾値Tefixを決定すると、ECU100は、エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefix未満であるか否かを判定する(ステップS106)。尚、固定トルク閾値Tefix未満のエンジントルクTeの範囲は、本発明に係る「内燃機関の出力トルクの範囲」の一例である。エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefix以上である場合(ステップS106:NO)、ECU100は、モータジェネレータMG1から出力すべき反力トルクとしてのMG1トルクTmg1を、エンジン要求トルクTe1の反力トルクであるTe1regよりも十分に小さい値に維持する(ステップS108)。ステップS108が実行されると、処理はステップS102に戻され、一連の処理が繰り返される。
【0114】
一方、エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefix未満である場合(ステップS106:YES)、ECU100は、エンジントルクTeを固定トルク閾値Tefixに固定する(ステップS107)。尚、これは一例であり、エンジントルクTeは、必ずしも固定トルク閾値Tefixに固定される必要はない。例えば、エンジントルクTeは、固定トルク閾値Tefixよりも安全側(この場合、MG2の電力回生量が小さくなる側)、例えば固定トルク閾値Tefixに所定の補正係数を乗じた、概ね固定トルク閾値Tefix近傍の値等に固定されてもよい。
【0115】
ここで、少し戻ると、ステップS103において、要求駆動力Ftが上昇傾向にある場合(ステップS103:NO)、即ち、エンジントルクTeをある値で固定した場合に、モータジェネレータMG2によるトルクアシスト(即ち、バッテリ12からの放電)が主として必要となる場合、ECU100は、目標放電量Pbotgを取得する(ステップS109)。
【0116】
目標放電量Pbotgは、バッテリ12の放電電力の目標値であり、基本的には、バッテリ12のSOC(充電状態指標値)を所定範囲(例えば、SOC値で30%〜70%程度の範囲)に収束させるための、公知のSOCフィードバック制御の運用則に沿って決定され、例えば、現状のSOCが所定範囲の上限値に近ければ大きく、遠ければ小さくなる。本実施形態において、目標充電量Pbotgは、MG2トルクTmg2とその最大値(放電側なのでゼロから遠ざかる)との差、MG2回転速度Nmg2から求まる電力値、及びバッテリ12の放電電力許容値(放電制限値Woutで代用してもよい)に基づいた総合的決定プロセスに従って決定される。
【0117】
目標放電量Pbotgが決定されると、固定トルク閾値Tefixが決定される(ステップS110)。固定トルク閾値Tefixは、ステップS105と同様に、エンジントルクTeを固定するにあたっての目標値であり、先に述べたエンジン要求トルクTe1と、要求駆動力変化量ΔFt(Ftの時間変化率)及び目標放電量Pbotgにより決定される放電側境界値Tbdoとに基づいて決定される。
【0118】
放電側境界値Tbdoは、予めROMに格納された放電側境界値マップを参照して取得される。ここで、図8を参照し、放電側境界値マップについて説明する。ここに、図8は、放電側境界値マップの概念図である。
【0119】
図8において、放電側境界値マップは、要求駆動力変化量ΔFtと目標放電量Pbotgとを軸要素とする二次元マップである。図示破線で表示するように、放電側境界値Tbdoは、要求駆動力変化量ΔFtが大きい程小さく、且つ、目標放電量Pbotgが小さい程小さい値となるように放電側境界値マップに規定されている。これは、要求駆動力変化量ΔFtが大きい程、トルクアシストに必要な放電電力が大きくなるためであり、また、目標放電量Pbotgが小さい程、バッテリ12の状態としてはMG2への電力供給を避けたいためである。
【0120】
放電側境界値マップには、図8に例示される関係が数値化されて格納されており、ECU100は、その時点の要求駆動力変化量ΔFt及び目標放電量Pbotgに対応する一の値を選択的に取得する構成となっている。尚、放電側境界値マップにおいて、放電側境界値Tbdoは、軸要素の所定区分毎に段階的に設定されている。
【0121】
図6に戻り、ECU100は、ステップS110において、下記(4)式に従って、固定トルク閾値Tefixを決定する。
【0122】
Tefix=Te1―Tbdo・・・(4)
固定トルク閾値Tefixを決定すると、ECU100は、エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixより大きいか否かを判定する(ステップS111)。尚、固定トルク閾値Tefixよりも大きいエンジントルクTeの範囲は、本発明に係る「内燃機関の出力トルクの範囲」の他の一例である。エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefix未満である場合(ステップS111:NO)、処理はステップS108に移行される。また、エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixよりも大きい場合(ステップS111:YES)、処理は、ステップS107に移行される。
【0123】
尚、放電側の処理においても、先に述べた充電側同様、エンジントルクTeは、必ずしも固定トルク閾値Tefixに固定される必要はない。例えば、エンジントルクTeは、固定トルク閾値Tefixよりも安全側(この場合、MG2のトルクアシスト量が小さくなる側)、例えば固定トルク閾値Tefixに所定の補正係数を乗じた、概ね固定トルク閾値Tefix近傍の値等に固定されてもよい。
【0124】
ステップS107において、エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixに固定されると、ECU100は、ブレーキ機構700の解放準備が完了したものとして、MG1トルクTmg1を固定されたエンジントルクTeの反力トルクTeregに制御する(ステップS112)。MG1トルクTmg1が反力トルクTeregに制御されると、ブレーキ機構700のアクチュエータ710が制御され、スリーブSLが解放方向にストローク制御される。
【0125】
ECU100は、変速モードの切り替えが完了したか否かを判定し(ステップS113)、切り替えが完了していない場合(ステップS113:NO)は、切り替えが完了するまで待機する。変速モードの切り替えが完了した場合(ステップS113:NO)、ECU100は、解放要求フラグFGrelを「0」に設定して(ステップS114)、処理をステップS101に戻す。切り替え制御処理は以上のように実行される。
【0126】
ここで、図9及び図10を参照し、本実施形態に係る切り替え制御処理の効果について説明する。ここに、図9は、要求駆動力減少時における、目標充電量Pbitgが大きい場合のハイブリッド車両1の一動作特性を例示するタイミングチャートである。また、図10は、同様に要求駆動力減少時における、目標充電量Pbitgが小さい場合のハイブリッド車両1の一動作特性を例示するタイミングチャートである。尚、これらの図において、既出の各図と重複する箇所については同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【0127】
図9において、上段から順に、エンジントルクTe、充電側境界値Tbdi、MG2トルクTmg2、MG1トルクTmg1、ブレーキトルクTclt及びバッテリ充放電量Pbの各時間推移が例示される。
【0128】
充電側境界値Tbdiは、先に述べたように、要求駆動力変化量Δftと、目標充電量Pbitgとに影響される。要求駆動力Ftの変化初期においては、要求駆動力変化量ΔFtの影響を強く受ける形で充電側境界値Tbdiは減少するが、要求駆動力Ftの減少が止まると、目標充電量Pbitgの影響により、充電側境界値Tbdiは上昇する。
【0129】
一方、エンジントルクTeを見ると、変速モードの切り替え要求が生じた時刻T10以降暫時については、固定トルク閾値Tefix(図示中破線参照)は低下するが、充電側境界値Tbdiが上昇すると、この固定トルク閾値Tefixも上昇する。その結果、時刻T11においてエンジントルクTeがこの固定トルク閾値Tefixに到達し、エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixに固定される。
【0130】
ここで、時刻T11以降におけるエンジン要求トルクTe1の仮想的な軌跡は図示鎖線の通りであり、固定トルク閾値TefixでエンジントルクTeが固定されると、図示ハッチング部分に相当する過剰トルクが発生する。本実施形態では、モータジェネレータMG2が、この過剰トルクを使用した電力回生を実行し(Tmg2のハッチング部分参照)、バッテリ充放電量Pbは、充電許容値Pbilimに抵触しない範囲で充電側に変化する(Pbのハッチング部分参照)。
【0131】
ブレーキ機構700の係合要素対の解放制御を伴う変速モードの切り替えは、時刻T11から開始され、エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixで固定されていることから円滑に進行し、時刻T12で完了する。この際、時刻T11以前の期間については、MG1トルクがエンジン要求トルクTe1の反力よりもゼロトルク側で制御されており、反力トルクとしてのMG1トルクTmg1が、ブレーキ機構700においてガタ打ち音及びガタ打ちショックを生じさせる事態が防止されている。
【0132】
これに対し、図10では、目標充電量Pbitgが小さいことから、充電側境界値Tbdiの上昇量は少なくなり、必然的に、固定トルク閾値Tefixも図9の場合と較べて小さくなる。その結果、エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixと一致するタイミングは、図9の場合よりも遅れ、時刻T13となる。モータジェネレータMG2の回生電力量も、固定トルク閾値Tefixが低トルク側で設定されることから、図示ハッチング部分のように、図9と較べて減少する。その結果、バッテリ12の充放電量Pbも、図9の場合より制限される。これは、元々目標充電量Pbitgが小さいこととも一致する。但し、この場合、充電許容値Pbilim自体も上昇しており、充電許容値Pbilimに抵触しない範囲で可及的に電力回生が実行されている点については図9と同様である。
【0133】
このように、本実施形態によれば、エンジントルクTeを固定するための固定トルク閾値Tefixが、単なる固定値ではなく、バッテリ12及びモータジェネレータMG2の状態に対応付けられた可変値として設定される。このため、その都度バッテリ12のSOCを過不足無い範囲に可及的に維持しつつ、円滑且つ迅速に固定変速比モードを解除することができるのである。
【0134】
<第2実施形態>
次に、図11を参照し、本発明の第2実施形態に係る切り替え制御処理について説明する。ここに、図11は、第2実施形態に係る切り替え制御処理のフローチャートである。尚、同図において、図6と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【0135】
図11において、ステップS105で充電側の固定トルク閾値Tefixが決定されると、更に、モータアシスト可能トルクTmg2astが算出される(ステップS201)。ここで、モータアシスト可能トルクTmg2astは、モータジェネレータMG2による駆動軸トルクの補償を、第1実施形態のように充電側だけでなく放電側でも運用するために設定される。
【0136】
即ち、上述した第1実施形態では、エンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixと一致した時点でエンジントルクTeを固定トルク閾値Tefixに固定することにより、要求駆動力低下時には充電側で、要求駆動力上昇時には放電側で、夫々MG2による駆動軸トルク補償がなされる構成を採っている。これに対し、第2実施形態では、モータジェネレータMG2及びバッテリ12を最大限に駆使し、要求駆動力低下時には固定トルク閾値Tefix到達以前の暫時の期間にわたってトルクアシストを、要求駆動力上昇時には固定トルク閾値Tefix到達以前の暫時の期間にわたって電力回生を行う構成を採る。尚、モータアシスト可能トルクTmg2astは、現時点のMG2トルクTmg2とその最大値(放電側なのでゼロから遠ざかる方向)との差と、放電電力許容値(放電制限値Woutで代用してもよい)とによって決定される。
【0137】
モータアシスト可能トルクTmg2astが算出されると、エンジントルクTeが、固定トルク閾値Tefixとこのモータアシスト可能トルクTmg2astとの和に相当するトルク値未満であるか否かが判定される(ステップS202)。エンジントルクTeが、この和に相当するトルク未満であれば(ステップS202:YES)、処理はステップS107に移行され、この和に相当するトルク以上であれば(ステップS202:NO)、処理はステップステップS108に移行される。
【0138】
同様に、ステップS103が「NO」側に分岐して実行される放電側の処理においても、ステップS110において固定トルク閾値Tefixが算出された後に、モータアシスト可能トルクTmg2astが算出される(ステップS203)。続いて、エンジントルクTeが、固定トルク閾値Tefixとこのモータアシスト可能トルクTmg2astとの和に相当するトルク値よりも大きいか否かが判定される(ステップS204)。エンジントルクTeが、この和に相当するトルクよりも大きければ(ステップS204:YES)、処理はステップS107に移行され、この和に相当するトルク以下であれば(ステップS204:NO)、処理はステップステップS108に移行される。
【0139】
このような第2実施形態に係る切り替え制御処理の効果について、図12を参照して説明する。ここに、図12は、要求駆動力減少時におけるハイブリッド車両1の動作特性を例示するタイミングチャートである。尚、同図において、図9と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【0140】
図12によれば、エンジントルクTeが、固定トルク閾値TefixにモータジェネレータMG2によるモータアシスト可能トルクTmg2astが加算されたトルク値に到達した時刻T20において、エンジントルクTeがトルク固定閾値Tefixに固定される。従って、仮想のエンジントルクTe1’(鎖線参照)が固定トルク閾値Tefixと交わるまでの暫時の時間領域において、駆動軸のトルクは不足する。
【0141】
この不足するトルクは、モータジェネレータMG2からのアシストトルク供与により補償される(図示ハッチング領域参照)。その結果、バッテリ充放電量Pbは、放電許容値Pbolimと充電許容値Pbilimとの間で可及的に高効率に変化する(ハッチング部分参照)。このように、第2実施形態に係る切り替え制御処理によれば、要求駆動力の変化方向によらず、モータジェネレータMG2を常に充電側にも放電側にも使用して、可及的早期にエンジントルクTeを固定することができ、可及的早期に固定変速比モードを無段変速モードに切り替えることができる。従って、動力性能の応答性が顕著に要求される状況において特に効果的である。
【0142】
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る切り替え制御処理について、図13を参照して説明する。ここに、図13は、第3実施形態に係る切り替え制御処理のフローチャートである。尚、同図において、図11と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【0143】
図13において、ECU100は、要求駆動力Ftが低下している場合においてエンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixとモータアシスト可能トルクTmg2astとの和以上であるか(ステップS202:NO)、又は、要求駆動力Ftが上昇している場合においてエンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixとモータアシスト可能トルクTmg2astとの和未満である場合(ステップS204:NO)、エンジントルクTeがゼロトルクより大きいか否かを判定する(ステップS301)。エンジントルクTeがゼロトルクよりも大きければ(ステップS301:YES)、処理はステップS108に移行される。
【0144】
一方、エンジントルクTeがゼロトルク未満、即ち、ゼロトルクを跨いで符号が反転する場合には(ステップS301:NO)、ECU100は、エンジントルクTeの反力トルクTeregよりも大きい正トルクをモータジェネレータMG1から出力させる(ステップS302)。こうすることによって、エンジントルクTeの符号が反転することによる、ブレーキ機構700におけるガタ詰め方向の反転が防止され、ガタ詰めショック等の不快感の発生を防止することが可能となる。
【0145】
<第4実施形態>
次に、図14を参照し、本発明の第4実施形態について説明する。ここに、図14は、第4実施形態に係る切り替え制御処理の実行過程におけるハイブリッド車両1の動作特性を例示するタイミングチャートである。尚、同図において、図12と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【0146】
始めに、第4実施形態に係る切り替え制御処理の詳細について説明する。
【0147】
第4実施形態に係る切り替え制御処理は、エンジン効率ηeに応じてバッテリ12に対する充放電に制限を与える点において、第2実施形態に係る制御と異なっている。即ち、ECU100は、エンジン効率ηeを取得し、閾値と比較する。比較の結果、エンジン200のエンジン効率ηeが閾値よりも低い場合には、(1)要求駆動力Ftの低下時にはバッテリ12の目標充電量Pbitgを減少側に補正し、(2)要求駆動力Ftの上昇時にはモータアシスト可能トルクTmg2astを減少側に補正する。尚、エンジン効率ηeは、エンジン回転速度NeとエンジントルクTeとを用いたマップ適合により算出される。
【0148】
図14においては、要求駆動力低下時のハイブリッド車両1の動作特性が例示される。即ち、エンジン効率ηeが閾値よりも小さい場合には、目標充電量Pbitgが減少側に補正されることから、充電側境界値Tbdiもまた減少側に変化し、その結果、第2実施形態と較べるとやや遅いタイミング(時刻T30)でエンジントルクTeが固定トルク閾値Tefixに固定される。これに伴い、モータジェネレータMG2による駆動軸トルク補償の規模も総じて縮小され、バッテリ充放電量Pbは、充電許容値Pbilimと放電許容値Pbolimとの間で比較的余裕をもって運用される。
【0149】
第4実施形態によれば、このようにエンジン効率ηeを制御に反映させることによって、エンジン効率が低い状態でバッテリ12に対する電力の入出力を制御する事態を抑制し、エンジン200の燃費の悪化を防止することができる。
【0150】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の駆動制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【0151】
本発明は、無段変速モードと固定変速比モードとの間で変速モードを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両に適用可能である。
【符号の説明】
【0152】
1…ハイブリッド車両、10…ハイブリッド駆動装置、100…ECU、200…エンジン、300…動力分割機構、400…MG2減速機構、500…駆動軸、600…減速機構、700…ブレーキ機構、800…MG2出力軸。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関と、
第1回転電機と、
前記第1回転電機に連結された第1回転要素、前記内燃機関に連結された第2回転要素及び前記車軸に繋がる駆動軸に連結された第3回転要素を含む相互に差動作用をなす複数の回転要素を備えた動力伝達機構と、
前記駆動軸との間でトルクの入出力が可能な第2回転電機と、
一方が前記動力伝達機構における一の前記回転要素に連結され且つ他方が固定要素に連結される一対の係合要素を備え、前記一対の係合要素が解放状態にある場合に、前記動力伝達機構の変速モードとして、前記内燃機関の回転速度を前記駆動軸の回転速度に対し連続的に変化させることが可能な無段変速モードを実現し、前記一対の係合要素が係合状態にある場合に、前記内燃機関の回転速度と前記駆動軸の回転速度とが一義的関係となる固定変速比モードを実現する係合装置と、
前記第1及び第2回転電機との間で電力の入出力が可能な蓄電手段と
を備えてなるハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の駆動制御装置であって、
ドライバの要求駆動力の変化に伴って前記固定変速比モードから前記無段変速モードへの前記変速モードの切り替え要求が生じた場合において、前記第2回転電機と前記蓄電手段との間の電力の入出力により補償可能な前記駆動軸の出力トルクの境界値を決定する境界値決定手段と、
前記決定された境界値に基づいて、前記駆動軸の出力トルクを前記要求駆動力に対応する要求トルクに維持するにあたって前記電力の入出力により補償可能となる前記内燃機関の出力トルクの範囲を決定する範囲決定手段と、
前記要求駆動力の変化に伴う前記要求トルクの変化に伴って前記内燃機関の出力トルクが変化する過程において、前記決定された範囲内のトルク値で前記内燃機関の出力トルクを固定する固定手段と、
前記要求トルクと前記固定された内燃機関の出力トルクとの差分を前記電力の入出力により補償する補償制御手段と、
前記内燃機関の出力トルクが固定され且つ前記差分が補償された状態において、前記変速モードを前記固定変速比モードから前記無段変速モードへ切り替える切り替え制御手段と
を具備することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項2】
前記係合装置は、前記一対の係合要素が、相互に回転が同期してなる回転同期状態、且つ、回転方向に形成されたガタが詰められたガタ詰め状態において前記係合状態となる回転同期式の係合装置である
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駆動制御装置。
【請求項3】
前記境界値決定手段は、前記要求駆動力の変化量が大きい程小さくなるように、且つ、前記蓄電手段の目標充放電量が小さい程小さくなるように前記境界値を決定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項4】
前記切り替え要求が生じてから前記内燃機関の出力トルクが固定されるまでの期間内において、前記内燃機関に反力を与える前記第1回転電機の出力トルクを、前記要求駆動力に対応する前記内燃機関の出力トルク未満に相当する値に維持する維持制御手段を更に具備する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項1】
内燃機関と、
第1回転電機と、
前記第1回転電機に連結された第1回転要素、前記内燃機関に連結された第2回転要素及び前記車軸に繋がる駆動軸に連結された第3回転要素を含む相互に差動作用をなす複数の回転要素を備えた動力伝達機構と、
前記駆動軸との間でトルクの入出力が可能な第2回転電機と、
一方が前記動力伝達機構における一の前記回転要素に連結され且つ他方が固定要素に連結される一対の係合要素を備え、前記一対の係合要素が解放状態にある場合に、前記動力伝達機構の変速モードとして、前記内燃機関の回転速度を前記駆動軸の回転速度に対し連続的に変化させることが可能な無段変速モードを実現し、前記一対の係合要素が係合状態にある場合に、前記内燃機関の回転速度と前記駆動軸の回転速度とが一義的関係となる固定変速比モードを実現する係合装置と、
前記第1及び第2回転電機との間で電力の入出力が可能な蓄電手段と
を備えてなるハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の駆動制御装置であって、
ドライバの要求駆動力の変化に伴って前記固定変速比モードから前記無段変速モードへの前記変速モードの切り替え要求が生じた場合において、前記第2回転電機と前記蓄電手段との間の電力の入出力により補償可能な前記駆動軸の出力トルクの境界値を決定する境界値決定手段と、
前記決定された境界値に基づいて、前記駆動軸の出力トルクを前記要求駆動力に対応する要求トルクに維持するにあたって前記電力の入出力により補償可能となる前記内燃機関の出力トルクの範囲を決定する範囲決定手段と、
前記要求駆動力の変化に伴う前記要求トルクの変化に伴って前記内燃機関の出力トルクが変化する過程において、前記決定された範囲内のトルク値で前記内燃機関の出力トルクを固定する固定手段と、
前記要求トルクと前記固定された内燃機関の出力トルクとの差分を前記電力の入出力により補償する補償制御手段と、
前記内燃機関の出力トルクが固定され且つ前記差分が補償された状態において、前記変速モードを前記固定変速比モードから前記無段変速モードへ切り替える切り替え制御手段と
を具備することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項2】
前記係合装置は、前記一対の係合要素が、相互に回転が同期してなる回転同期状態、且つ、回転方向に形成されたガタが詰められたガタ詰め状態において前記係合状態となる回転同期式の係合装置である
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駆動制御装置。
【請求項3】
前記境界値決定手段は、前記要求駆動力の変化量が大きい程小さくなるように、且つ、前記蓄電手段の目標充放電量が小さい程小さくなるように前記境界値を決定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【請求項4】
前記切り替え要求が生じてから前記内燃機関の出力トルクが固定されるまでの期間内において、前記内燃機関に反力を与える前記第1回転電機の出力トルクを、前記要求駆動力に対応する前記内燃機関の出力トルク未満に相当する値に維持する維持制御手段を更に具備する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2012−224203(P2012−224203A)
【公開日】平成24年11月15日(2012.11.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−93369(P2011−93369)
【出願日】平成23年4月19日(2011.4.19)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年11月15日(2012.11.15)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年4月19日(2011.4.19)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】
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