電動車両の制御装置
【課題】走行時、変速機損失とモータ損失を考慮して変速段を選択する変速制御を行うことにより、駆動エネルギーの消費量を低減することができる電動車両の制御装置を提供すること。
【解決手段】駆動系の上流側から順に、第２モータジェネレータ５と、有段変速機６と、駆動輪３２，３２と、を備え、有段変速機６は、変速条件が成立したとき、摩擦クラッチ７とドグクラッチ８の掛け替え制御により選択された変速段へ変速する。このハイブリッド車両において、変速制御手段（図３）は、「ローモード」と「ハイモード」の各変速段における有段変速機６のクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)，PCL(Hi)を予測し（ステップS103）、各変速段における第２モータジェネレータ５のモータ損失PM(Lo)，PM(Hi)を予測し（ステップS104）、各変速段での損失和のうち、最小となる変速段を選択し（ステップS105）、選択した変速段へ変速する（ステップS107,ステップS108）。
【解決手段】駆動系の上流側から順に、第２モータジェネレータ５と、有段変速機６と、駆動輪３２，３２と、を備え、有段変速機６は、変速条件が成立したとき、摩擦クラッチ７とドグクラッチ８の掛け替え制御により選択された変速段へ変速する。このハイブリッド車両において、変速制御手段（図３）は、「ローモード」と「ハイモード」の各変速段における有段変速機６のクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)，PCL(Hi)を予測し（ステップS103）、各変速段における第２モータジェネレータ５のモータ損失PM(Lo)，PM(Hi)を予測し（ステップS104）、各変速段での損失和のうち、最小となる変速段を選択し（ステップS105）、選択した変速段へ変速する（ステップS107,ステップS108）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動系の上流側から順に、駆動モータと、有段変速機と、駆動輪と、を備えた電動車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイブリッド駆動装置としては、主動力源のトルクが出力部材に伝達され、その出力部材からデファレンシャルを介して駆動輪にトルクが伝達されていた。一方、走行のための駆動力を出力する力行制御あるいはエネルギーを回収する回生制御の可能なアシスト動力源が設けられており、このアシスト動力源が変速機を介して出力部材に連結されていた。これにより、アシスト動力源と出力部材との間で伝達トルクを変速機で設定する変速比に応じて増減していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、低速段から高速段に切り換える場合には、第２ブレーキを係合させていた状態からこれを開放させ、同時に第１ブレーキを係合させることにより、低速段から高速段への変速が実行されていた。この変速の過程では、各ブレーキでのトルク容量が低下するので、第２モータジェネレータから出力軸に付加させるトルクが、各ブレーキでのトルク容量に制限されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2004−203220号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のハイブリッド駆動装置にあっては、回転電機と出力軸の間に配置されている変速機構に摩擦係合装置を使用していると、締結していない変速段のクラッチで引き摺り損失が発生し、その分、要求駆動力が増大し、エンジンの要求出力が大きくなり燃料消費量が多くなる。また、変速段によって回転電機の動作点も変わり、回転電機効率マップ上で動作するポイントが変化するので動作効率が変わり、これに伴いモータ損失が変わって電力消費量が大きくなる、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、走行時、変速機損失とモータ損失を考慮して変速段を選択する変速制御を行うことにより、駆動エネルギーの消費量を低減することができる電動車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の電動車両の制御装置では、駆動系の上流側から順に、駆動モータと、有段変速機と、駆動輪と、を備え、前記有段変速機は、変速機構と変速要素を有し、変速条件が成立したとき、前記変速要素の締結・開放の掛け替え制御により選択された変速段へ変速する変速制御手段を備えている。
この電動車両の制御装置において、前記変速制御手段は、各変速段における前記有段変速機の変速機損失を予測し、各変速段における前記駆動モータのモータ損失を予測し、予測した変速機損失とモータ損失の和が最小となる変速段を選択し、選択した変速段が現変速段と異なるとき選択した変速段へ変速する。
【発明の効果】
【０００８】
よって、本発明の電動車両の制御装置にあっては、走行時、変速制御手段において、各変速段における有段変速機の変速機損失が予測され、各変速段における駆動モータのモータ損失が予測される。そして、予測された変速機損失とモータ損失の和が最小となる変速段が選択され、選択された変速段が現変速段と異なるとき選択した変速段へ変速される。
すなわち、車両情報（車速、アクセル開度、バッテリー充電容量、等）に基づく通常の変速制御に代え、予測された変速機損失とモータ損失の和が最小となる変速段を選択することで、例えば、電気自動車の場合には、駆動モータによる電力消費量が少なく抑えられ、ハイブリッド車両の場合には、エンジンの燃料消費量と駆動モータの電力消費量を合わせた駆動エネルギー消費量が少なく抑えられる。
この結果、走行時、変速機損失とモータ損失を考慮して変速段を選択する変速制御を行うことにより、駆動エネルギーの消費量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車両（電動車両の一例）の駆動系と制御系の構成を示す全体システム図である。
【図２】実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系に有する各回転要素の回転速度（回転数）を縦軸にとってあらわした速度線図である。
【図３】実施例１のハイブリッドコントローラ４８にて実行される変速制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】実施例１の変速制御における変速モード（ローモード、ハイモード）毎の駆動力マップとローモード時の動作点とハイモード時の動作点を示す図である。
【図５】実施例１の変速制御における最大モータ出力ラインを重ね合わせたモータ効率マップとローモード時のモータ動作点とハイモード時のモータ動作点を示す図である。
【図６】実施例２の制御装置が適用されたハイブリッド車両（電動車両の一例）の駆動系と制御系の構成を示す全体システム図である。
【図７】実施例２の制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系に有する各回転要素の回転速度（回転数）を縦軸にとってあらわした速度線図である。
【図８】実施例２のハイブリッドコントローラ４８にて実行される変速制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】実施例２の変速制御における変速モード（ローモード、ミドルモード、ハイモード）毎の駆動力マップとローモード時の動作点とミドルモード時の動作点とハイモード時の動作点を示す図である。
【図１０】本発明の制御装置が適用された電気自動車（電動車両の一例）の駆動系と制御系の構成例を示す全体システム図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の電動車両の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１及び実施例２に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１１】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車両（電動車両の一例）の駆動系と制御系の構成を示す全体システム図である。以下、図１に基づき駆動系構成と制御系構成を説明する。
【００１２】
実施例１のハイブリッド車両の駆動系は、図１に示すように、エンジン１と、ダンパー２と、第１モータジェネレータ３と、オイルポンプ４と、第２モータジェネレータ５（駆動モータ）と、有段変速機６と、摩擦クラッチ７（変速要素）と、ドグクラッチ８（変速要素）と、遊星歯車装置１０と、を備えている。
【００１３】
前記エンジン１は、その出力トルクを、遊星歯車装置１０にて第１モータジェネレータ３への発電トルク分と走行トルク分に分配する。そして、第１モータジェネレータ３が発電した電力を使って第２モータジェネレータ５が、有段変速機６を介してトルクを出力する。そして、遊星歯車装置１０からの出力トルクと、有段変速機６からの出力トルクを、最終出力軸２３にて合成している。
【００１４】
前記遊星歯車装置１０は、リングギア１１と、ピニオン１２と、サンギア１３と、ピニオン１２を支持するキャリア１４と、を有するシングルピニオン型遊星歯車により構成されている。前記リングギア１１には、出力ギア１５が接続される。前記キャリア１４には、ダンパー２を介してエンジン１が接続される。前記サンギア１３には、第１モータジェネレータ３が接続される。前記サンギア１３とキャリア１４には、オイルポンプ４が接続される。すなわち、第１モータジェネレータ３（サンギア１３）の回転速度と、エンジン１（キャリア１４）の回転速度が決まると、出力ギア１５（リングギア１１）の回転速度が自動的に決まる無段変速機能を有する。なお、出力ギア１５は、最終出力軸２３に固定されたハイ側出力ギア２１に噛み合う。
【００１５】
前記有段変速機６は、第２モータジェネレータ５が接続されるモータ出力軸２９にベアリング２７を介して回転可能に支持されたハイ側入力ギア２５と、モータ出力軸２９とハイ側入力ギア２５を滑り断接する湿式多板による摩擦クラッチ７と、第２モータジェネレータ５が接続されるモータ出力軸２９にベアリング２８を介して回転可能に支持されたロー側入力ギア２４と、モータ出力軸２９とロー側入力ギア２４を噛み合い断接するドグクラッチ８と、を有している。そして、前記ハイ側入力ギア２５には、最終出力軸２３に固定されたハイ側出力ギア２１が噛み合う。前記ロー側入力ギア２４には、最終出力軸２３に固定されたロー側出力ギア２２が噛み合う。以上の構成により変速機構と変速要素を有する実施例１の有段変速機６が構成される。
そして、摩擦クラッチ７を締結し、ドグクラッチ８を開放すると、ハイ側入力ギア２５とハイ側出力ギア２１の歯数比により決まる「ハイモード」になり、摩擦クラッチ７を開放し、ドグクラッチ８を締結すると、ロー側入力ギア２４とロー側出力ギア２２の歯数比により決まる「ローモード」になる。すなわち、切り替え変速段として、「ハイモード」による高速段と「ローモード」による低速段を持つ２段変速機能を有する。
【００１６】
前記最終出力軸２３は、ベアリング２６，２６により両端部が支持され、ハイ側出力ギア２１とロー側出力ギア２２と共に、最終出力ギア３０が固定されている。この最終出力ギア３０に伝達されたトルクは、図示しない終減速ギアとデファレンシャル装置３１を介して、一対の駆動輪３２，３２へ伝達される。
【００１７】
実施例１のハイブリッド車両の制御系は、図１に示すように、第１インバータ４１と、第２インバータ４２と、バッテリー４３と、第１モータコントローラ４４と、第２モータコントローラ４５と、エンジンコントローラ４６と、トランスミッションコントローラ４７と、バッテリーコントローラ４８と、ハイブリッドコントローラ４９と、を備えている。
【００１８】
前記第１モータコントローラ４４は、第１インバータ４１に対する制御指令により第１モータジェネレータ３の動作点（第１トルクTm1、第１回転数Nm1）を制御する。また、前記第２モータコントローラ４５は、第２インバータ４２に対する制御指令により第２モータジェネレータ５の動作点（第２トルクTm2、第２回転数Nm2）を制御する。
【００１９】
前記エンジンコントローラ４６は、図示しない電子制御スロットルアクチュエータへの制御指令によりエンジン１の動作点（エンジントルクTe、エンジン回転数Ne）を制御する。
【００２０】
前記トランスミッションコントローラ４７は、図示しない摩擦クラッチアクチュエータへの制御指令により摩擦クラッチ７の動作点（締結・スリップ締結・開放）を制御する。また、図示しないドグクラッチアクチュエータへの制御指令によりドグクラッチ８の動作点（締結・開放）を制御する。
【００２１】
前記バッテリーコントローラ４８は、バッテリー４３の充電容量（SOC）を監視し、SOC情報やバッテリー温度情報等を、ハイブリッドコントローラ４９へ供給する。
【００２２】
前記ハイブリッドコントローラ４９は、車両全体の消費エネルギーを管理し、要求駆動力を確保しながら最高効率でハイブリッド車両を走らせるための機能を担うもので、双方向通信線を介して、第１モータコントローラ４４と第２モータコントローラ４５とエンジンコントローラ４６とトランスミッションコントローラ４７とバッテリーコントローラ４８等に接続される。このハイブリッドコントローラ４９は、アクセル開度センサ５０や車速センサ５１等から必要情報を入力する。そして、入力した情報に基づいて、所定の演算処理を行い、各コントローラ４４，４５，４６，４７に対し動作点指令値を出力する。
【００２３】
図２は、実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系に有する各回転要素の回転速度（回転数）を縦軸にとってあらわした速度線図である。
【００２４】
電気変速部分は、図２に示すように、遊星歯車装置１０に接続される第１モータジェネレータ３と、エンジン１と、出力ギア１５により構成される。そして、電気変速部分は、２自由度系の遊星歯車装置１０により、第１モータジェネレータ３の回転速度と、エンジン１の回転速度が決まると、出力ギア１５の回転速度が自動的に決まる無段変速機能を有する。
【００２５】
モータ変速部分は、図２に示すように、有段変速機６にモータ出力軸２９を介して接続される第２モータジェネレータ５と、摩擦クラッチ７と、ドグクラッチ８と、噛み合い対によるハイ側入力ギア２５とハイ側出力ギア２１と、噛み合い対によるロー側入力ギア２４とロー側出力ギア２２と、により構成される。そして、モータ変速部分は、摩擦クラッチ７の締結（ドグクラッチ８の開放）による「ハイモード（高速段）」と、ドグクラッチ８の締結（摩擦クラッチ７の開放）による「ローモード（低速段）」と、を切り替える２段変速機能を有する。
【００２６】
そして、最終出力軸２３において、図２に示すように、電気変速部分からのエンジン直行駆動トルクとモータ変速部分からのモータ駆動トルクが合成され、最終出力ギア３０に伝達された合成駆動トルクは、終減速ギアとデファレンシャル装置３１を介して、一対の駆動輪３２，３２へ伝達され、車速Ｖとされる。
【００２７】
ここで、「ハイモード」で摩擦クラッチ７を用い、「ローモード」でドグクラッチ８を用いる理由を説明する。例えば、両方共に摩擦クラッチとした場合、引き摺り損失や油圧ポンプ損失が生じ、特に、伝達されるトルクが大きい「ローモード」において損失が顕著になる。また、例えば、両方共にドグクラッチとした場合、損失を伴わないという利点があるが、変速の際に締結側も開放側も完全に開放し、回転同期をとって締結させる必要がある。つまり、回転同期制御が必要であると共に、変速過渡期にトルク抜けが生じる。そこで、「ハイモード」では、回転同期制御を必要としない摩擦クラッチ７を用い、「ローモード」では、損失を抑えたドグクラッチ８を用い、「ハイモード」から「ローモード」への変速過渡期には、摩擦クラッチ７での摩擦力によりトルク抜けを補償している。
【００２８】
すなわち、モータ変速部分において、「ハイモード」から「ローモード」へ移行する変速過渡期には、第２モータジェネレータ５を目標トルクに一致させるモータトルク制御から、目標回転数に一致させるモータ回転数制御に変更する。そして、摩擦クラッチ７をスリップ締結状態とし、摩擦力による駆動トルクの抜けを抑える駆動力補償を行いながら、第２モータジェネレータ５の回転数を上昇させ、ドグクラッチ８の入力回転数（＝第２モータジェネレータ５の回転数）をドグクラッチ８の出力回転数（車速やギア比で決まる）に同期させ、回転数同期タイミングにてドグクラッチ８を噛み合い締結させる。
【００２９】
図３は、実施例１のハイブリッドコントローラ４９にて実行される変速制御処理の流れを示すフローチャートである（変速制御手段）。以下、図３の各ステップについて説明する。
【００３０】
ステップS101では、アクセル開度センサ５０からのアクセル開度APO（または、要求駆動力）と、車速センサからの車速Vspと、バッテリー充電量SOC等の必要情報を読み込み、ステップS102へ進む。
【００３１】
ステップS102では、運転者操作もしくは交通インフラ情報等により低駆動力要求モードであるか否かを判断し、YES（低駆動力要求モードである）の場合はステップS103へ進み、NO（低駆動力要求モードでない）の場合はステップS109へ進む。
ここで、「低駆動力要求モード」であるかどうかの具体的な判断は、例えば、下記の手法を用いてなされる。
(a) 運転者操作により駆動力要求値が低くてよいと選択された場合
例えば、車両に設けられた第２モータジェネレータMG2のみで走行させることを意味するスイッチ（例：EVスイッチ）を運転者により押されたときに要求駆動力が低くて良いと判断する。
例えば、車両に設けられた低燃費走行することを意味するスイッチ（例：ECOスイッチ）を運転者により押されたときに要求駆動力が低くて良いと判断する。
(b) 交通インフラ情報により駆動力要求値が低くてよいと選択された場合
例えば、カーナビゲーションシステムと連動し、交通インフラ情報をVICS（Vehicle Information and Communication Systemの略）等により入手した場合、目的地までに通過する道路が渋滞等であることが判明すると、要求駆動力が低くて良いと判断する。なお、「VICS」とは、FM多重放送や道路上の発信機から受信した交通情報を、図形・文字で表示するシステムのことをいう。
【００３２】
ステップS103では、ステップS102での低駆動力要求モードであるとの判断に続き、読み込まれた情報に基づき、変速段毎の変速機損失として、「ローモード」の選択時、「ハイモード」時に締結する摩擦クラッチ７で生じるクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)と、「ハイモード」の選択時、「ローモード」時に締結するドグクラッチ８で生じるクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)を計算し、ステップS104へ進む。なお、クラッチ引き摺り損失の詳しい計算手法については後述する。
【００３３】
ステップS104では、ステップS103でのクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)、PCL(Hi)の計算に続き、読み込まれた情報に基づき、変速段毎のモータ損失として、「ローモード」の選択時、モータ動作点(モータの最大出力、最高回転数、最大トルク以内の範囲での動作点)におけるモータ損失PM(Lo)と、「ハイモード」の選択時、モータ動作点(モータの最大出力、最高回転数、最大トルク以内の範囲での動作点)におけるモータ損失PM(Hi)を計算し、ステップS105へ進む。なお、モータ損失の詳しい計算手法については後述する。
【００３４】
ステップS105では、ステップS104でのモータ損失PM(Lo)、PM(Hi)の計算に続き、「ローモード」の選択時におけるクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)とモータ損失PM(Lo)の和｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝と、「ハイモード」の選択時におけるクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)とモータ損失PM(Hi)の和｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝を算出し、その後、｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝が｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝より大きいか否かを判断し、YES（｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝＞｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝）の場合はステップS106へ進み、NO（｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝≦｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝）の場合はステップS108へ進む。
【００３５】
ステップS106では、ステップS105での｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝＞｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝であるとの判断に続き、現段階で選択されている変速モードが「ローモード」であるとき、「ローモード」から「ハイモード」へ変速したと仮定した場合、「ハイモード」における駆動力が、運転者に駆動力の不足感を与えないか否かを判断し、YES（運転者に駆動力の不足感を与えない）の場合はステップS107へ進み、NO（運転者に駆動力の不足感を与える）の場合はステップS108へ進む。なお、運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの詳しい判断手法については後述する。
【００３６】
ステップS107では、ステップS106での運転者に駆動力の不足感を与えないとの判断に続き、「ローモード」のときは「ハイモード」に変速し、「ハイモード」のときは「ハイモード」を維持し、リターンへ進む。
【００３７】
ステップS108では、ステップS105での｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝≦｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝であるとの判断、あるいは、ステップS106での運転者に駆動力の不足感を与えるとの判断に続き、「ハイモード」のときは「ローモード」に変速し、「ローモード」のときは「ローモード」を維持し、リターンへ進む。
【００３８】
ステップS109では、ステップS102での低駆動力要求モードではないとの判断に続き、車両情報(車速Vsp、アクセル開度APO(要求駆動力)、バッテリー充電量SOC等からある決められた変速マップの変速線に従って変速する（通常変速）、もしくは、クラッチ引き摺り損失とモータ損失の和が小さい方の変速モードを選択し、選択した変速モードに従って変速し（最小損失による変速）、リターンへ進む。
【００３９】
次に、作用を説明する。
実施例１のハイブリッド車両の制御装置における作用を、「クラッチ引き摺り損失の計算手法」、「モータ損失の計算手法」、「運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの判断手法」、「変速制御作用」に分けて説明する。
【００４０】
［クラッチ引き摺り損失の計算手法］
図３のステップS103でのクラッチ引き摺り損失PCLの計算手法について説明する。
例えば、「ローモード」の選択時、摩擦クラッチ７は、ドライブプレートとドリブンプレートが、ある差回転｛例えば、((MG2の回転数)×(MG2からドリブンプレートまでのギア比))−((車輪回転数)×(ドライブプレートまでのギア比))｝で相対回転している。このときドライブプレートとドリブンプレートの間では差回転があるので、各プレートが引き摺られてこれが損失となっている。
よって、クラッチ引き摺り損失PCL(Lo)は、
PCL(Lo)＝Nc×Ｔ＝Nc×[ρ・ｖ・Ｎ・π・Ｒ・{(Do/2)2-(Di/2)2}/(ｈ/2)]×Ａ
Nc：フリクションプレート差回転
Ｔ：引き摺りトルク
ρ：ＡＴＦ粘度
ｖ：クラッチ周速(2πNc/60)
Ｎ：フリクションプレート対向面数
Ｒ：フリクションプレート有効半径
Do：フリクションプレート外径
Di：フリクションプレート内径
ｈ：フリクションプレートクリアランス
Ａ：定数(ＡＴＦ介入係数、温度補正など)
の式で算出される。
なお、「ハイモード」の選択時、ドグクラッチ８は、差回転が生じているが、ドグクラッチ８の場合、引き摺り無く切り離された状態であるため、クラッチ引き摺り損失PCL(Hi)は、ほぼゼロとなる。
【００４１】
［モータ損失の計算手法］
図５にモータ損失PMの算出の考え方を示す。
例えば、実施例１のように、第２モータジェネレー５により駆動される有段変速機６の変速段数が２段の場合、ある走行シーン時(車速Vsp、駆動力Tv等)の「ローモード」の選択時における第２モータジェネレー５のモータ動作点Ａが、回転数ＮLo、トルクＴLoであり、「ハイモード」の選択時における第２モータジェネレー５のモータ動作点Ｂが、回転数ＮHi、トルクＴHiとなる。これらの動作点ＡとＢは走行シーンが等しく、要求出力Ｗも等しくなるため、
ＮLo×ＴLo＝ＮHi×ＴHi＝Ｗ
となる。各動作点Ａ，Ｂでのモータ損失のうち、「ローモード」の選択時におけるモータ動作点Ａでのモータ損失PM(Lo)は、モータ効率マップ(例)によると効率が95％であるので、
PM(Lo)＝ＮLo×ＴLo×(1−0.95)＝0.05Ｗ
となり、「ハイモード」の選択時におけるモータ動作点Ｂでのモータ損失PM(Hi)は、モータ効率マップ(例)によると効率が85％であるので、
PM(Hi)＝ＮHi×ＴHi×(1−0.85)＝0.15Ｗ
となる。
【００４２】
このように、モータ損失PM(Lo)、PM(Hi)を、走行シーンと要求出力Ｗが等しいという条件で「ローモード」と「ハイモード」の各変速段における第２モータジェネレータ５のモータ動作点Ａ，Ｂを決め、モータ効率マップ上での各モータ動作点Ａ，Ｂでの効率を用いて算出するようにしている。
このため、各変速段における第２モータジェネレータ５での電力消費量を推定するためのモータ損失PM(Lo)、PM(Hi)を、精度良く予測することができる。
【００４３】
［運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの判断手法］
図５に運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの判断の考え方を示す。
例えば、実施例１のように、有段変速機６の変速段数が２段の場合、「ローモード」の選択時における動作点Ａは、車速Vsp1、駆動力TvLoとなり、「ハイモード」の選択時における動作点Ｂは、車速Vsp1、駆動力TvHiとなる。
したがって、車速Vsp1での「ローモード」の選択時、駆動力TvLoによる加速ＧLoは、
GLo＝(TvLo−走行抵抗)/(車重+車両慣性)/重力加速度ｇ2
となる。また、車速Vsp1での「ハイモード」の選択時、駆動力TvHiによる加速ＧHiは、
GHi＝(TvHi−走行抵抗)/(車重+車両慣性)/重力加速度ｇ2
となる。そして、
GLo−GHi＜0.2G
が成り立つとき、つまり、加速ＧLoと加速ＧHiの差が0.2G以下のとき、「ローモード」から「ハイモード」に変速しても、運転者に対し加速時の駆動力不足を大きく感じさせないとする。ただし、この加速Ｇの判断しきい値0.2Gは、車両や目標動力性能によって変わるものとする。
【００４４】
［変速作用］
変速作用を、図３のフローチャートに基づき説明する。
まず、走行時であって、低駆動力要求モードでないときは、図３のフローチャートにおいて、ステップS101→ステップS102→ステップS109→リターンへと進む流れが繰り返される。
したがって、ステップS109では、車速Vsp、アクセル開度APO、バッテリー充電量SOC等に基づいて、ある決められた変速マップの変速線に従って変速する通常変速が行われる。もしくは、クラッチ引き摺り損失とモータ損失の和が小さい方の変速モードを選択し、選択した変速モードに従って変速する最小損失による変速が行われる。
【００４５】
一方、走行時であって、低駆動力要求モードであるときは、図３のフローチャートにおいて、ステップS101→ステップS102→ステップS103→ステップS104→ステップS105へと進む。そして、ステップS105にて｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝≦｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝と判断されると、ステップS105からステップS108へと進み、判断時に選択されている変速モードが「ローモード」であれば、「ローモード」が維持され、判断時に選択されている変速モードが「ハイモード」であれば、「ローモード」への変速が行われる。
【００４６】
また、ステップS105にて｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝＞｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝と判断されると、ステップS105からステップS106へ進み、ステップS106にて、現段階にて「ローモード」が選択されているとき、「ハイモード」に変速した場合に運転者に駆動力の不足感を与えないか否かが判断される。そして、駆動力不足感を与えるときは、ステップS106からステップS108へ進み、ステップS105での損失和条件にかかわらず、「ローモード」の選択が維持される。また、ステップS106にて、駆動力不足感を与えないと判断されると、ステップS106からステップS107へ進み、ステップS105での損失和条件に従って「ローモード」から「ハイモード」へ変速される。なお、現段階にて「ハイモード」が選択されているときには、ステップS106からステップS107へ進み、「ハイモード」の選択が維持される。
【００４７】
上記のように、実施例１の変速制御では、「ローモード」と「ハイモード」の各変速段における有段変速機６のクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)，PCL(Hi)を予測し（ステップS103）、各変速段における第２モータジェネレータ５のモータ損失PM(Lo)，PM(Hi)を予測し（ステップS104）、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)とモータ損失PM(Lo)の和と予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)とモータ損失PM(Hi)の和のうち、基本的に最小となる変速段を選択し（ステップS105）、選択した変速段が現変速段と異なるとき選択した変速段へ変速するようにしている（ステップS107,ステップS108）。
したがって、ハイブリッド車両において、エンジン１の燃料消費量と第２モータジェネレータ５の電力消費量を合わせた駆動エネルギー消費量が少なく抑えられる。
【００４８】
さらに、実施例１の変速制御では、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)とモータ損失PM(Lo)の和と予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)とモータ損失PM(Hi)の和のうち、最小となる変速段を判断すると共に（ステップS105）、「ローモード」の駆動力TvLoによる加速ＧLoと「ハイモード」の駆動力TvHiによる加速ＧHiの差（GLo−GHi）が所定値（例えば、0.2G）以内かどうかを判断し（ステップS106）、（GLo−GHi）＞0.2Gであれば損失和が最小となる変速段の選択を禁止し（ステップS106→ステップS108）、（GLo−GHi）≦0.2Gであれば損失和が最小となる変速段の選択を実行するようにしている（ステップS106→ステップS107）。
したがって、変速に伴って運転者に駆動力不足感を与えることを抑えつつ、駆動エネルギーの消費量を低減することができる。
【００４９】
次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車両の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００５０】
(1) 駆動系の上流側から順に、駆動モータ（第２モータジェネレータ５）と、有段変速機６と、駆動輪３２，３２と、を備え、前記有段変速機６は、変速機構と変速要素（摩擦クラッチ７，ドグクラッチ８）を有し、変速条件が成立したとき、前記変速要素の締結・開放の掛け替え制御により選択された変速段へ変速する変速制御手段を備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記変速制御手段（図３）は、「ローモード」と「ハイモード」の各変速段における有段変速機６のクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)，PCL(Hi)を予測し（ステップS103）、各変速段における第２モータジェネレータ５のモータ損失PM(Lo)，PM(Hi)を予測し（ステップS104）、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)とモータ損失PM(Lo)の和と予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)とモータ損失PM(Hi)の和のうち、基本的に最小となる変速段を選択し（ステップS105）、選択した変速段が現変速段と異なるとき選択した変速段へ変速する（ステップS107,ステップS108）。
このため、走行時、変速機損失とモータ損失を考慮して変速段を選択する変速制御を行うことにより、駆動エネルギーの消費量を低減することができる。
【００５１】
(2) 前記変速制御手段（図３）は、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)とモータ損失PM(Lo)の和と予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)とモータ損失PM(Hi)の和のうち、最小となる変速段を判断すると共に（ステップS105）、「ローモード」の駆動力TvLoによる加速ＧLoと「ハイモード」の駆動力TvHiによる加速ＧHiの差（GLo−GHi）が所定値（例えば、0.2G）以内かどうかを判断し（ステップS106）、（GLo−GHi）＞0.2Gであれば損失和が最小となる変速段の選択を禁止し（ステップS106→ステップS108）、（GLo−GHi）≦0.2Gであれば損失和が最小となる変速段の選択を実行する（ステップS106→ステップS107）。
このため、変速に伴って運転者に駆動力不足感を与えることを抑えつつ、駆動エネルギーの消費量を低減することができる。
【００５２】
(3) 前記変速制御手段（図３）は、モータ損失PM(Lo)、PM(Hi)を、走行シーンと要求出力Ｗが等しいという条件で「ローモード」と「ハイモード」の各変速段における第２モータジェネレータ５のモータ動作点Ａ，Ｂを決め、モータ効率マップ上での各モータ動作点Ａ，Ｂでの効率を用いて算出する（ステップS104）。
このため、各変速段における第２モータジェネレータ５での電力消費量を推定するためのモータ損失PM(Lo)、PM(Hi)を、精度良く予測することができる。
【実施例２】
【００５３】
実施例２は、有段変速機として、３速の変速段を有する変速機を用いると共に、変速要素として３つの湿式多板による摩擦クラッチを用いた例である。
【００５４】
まず、構成を説明する。
図６は、実施例２の制御装置が適用されたハイブリッド車両（電動車両の一例）の駆動系と制御系の構成を示す全体システム図である。以下、図６に基づき駆動系構成と制御系構成を説明する。
【００５５】
実施例２のハイブリッド車両の駆動系は、図６に示すように、エンジン１と、ダンパー２と、第１モータジェネレータ３と、オイルポンプ４と、第２モータジェネレータ５（駆動モータ）と、有段変速機６’と、ハイクラッチ７’（変速要素）と、ミドルクラッチ３３（変速要素）と、ロークラッチ８’（変速要素）と、遊星歯車装置１０と、を備えている。
【００５６】
前記有段変速機６’は、第２モータジェネレータ５が接続されるモータ出力軸２９にベアリング２７を介して回転可能に支持されたハイ側入力ギア２５と、モータ出力軸２９とハイ側入力ギア２５を滑り断接する湿式多板によるハイクラッチ７’と、第２モータジェネレータ５が接続されるモータ出力軸２９にベアリング３６を介して回転可能に支持されたミドル側入力ギア３４と、モータ出力軸２９とミドル側入力ギア３４を滑り断接する湿式多板によるミドルクラッチ３３と、第２モータジェネレータ５が接続されるモータ出力軸２９にベアリング２８を介して回転可能に支持されたロー側入力ギア２４と、モータ出力軸２９とロー側入力ギア２４を噛み合い断接するロークラッチ８’と、を有している。そして、前記ハイ側入力ギア２５には、最終出力軸２３に固定されたハイ側出力ギア２１が噛み合う。前記ミドル側入力ギア３４には、最終出力軸２３に固定されたミドル側出力ギア３５が噛み合う。前記ロー側入力ギア２４には、最終出力軸２３に固定されたロー側出力ギア２２が噛み合う。以上の構成により変速機構と変速要素を有する実施例２の有段変速機６’が構成される。
そして、ハイクラッチ７’を締結し、ミドルクラッチ３３とロークラッチ８’を開放すると、ハイ側入力ギア２５とハイ側出力ギア２１の歯数比により決まる「ハイモード」になる。ミドルクラッチ３３を締結し、ハイクラッチ７’とロークラッチ８’を開放すると、ミドル側入力ギア３４とミドル側出力ギア３５の歯数比により決まる「ミドルモード」になる。ロークラッチ８’を締結し、ハイクラッチ７’とミドルクラッチ３３を開放すると、ロー側入力ギア２４とロー側出力ギア２２の歯数比により決まる「ローモード」になる。すなわち、切り替え変速段として、「ハイモード」による高速段と「ミドルモード」による中速段と「ローモード」による低速段を持つ３段変速機能を有する。
【００５７】
実施例２のハイブリッド車両の制御系は、図６に示すように、第１インバータ４１と、第２インバータ４２と、バッテリー４３と、第１モータコントローラ４４と、第２モータコントローラ４５と、エンジンコントローラ４６と、トランスミッションコントローラ４７’と、バッテリーコントローラ４８と、ハイブリッドコントローラ４９と、を備えている。
【００５８】
前記トランスミッションコントローラ４７’は、図示しない摩擦クラッチアクチュエータへの制御指令によりハイクラッチ７’の動作点（締結・開放）と、ミドルクラッチ３３の動作点（締結・開放）と、ロークラッチ８’の動作点（締結・開放）を制御する。
なお、他の構成は、実施例１の図１と同様であるので、説明を省略する。
【００５９】
図７は、実施例２の制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系に有する各回転要素の回転速度（回転数）を縦軸にとってあらわした速度線図である。
【００６０】
電気変速部分は、図７に示すように、遊星歯車装置１０に接続される第１モータジェネレータ３と、エンジン１と、出力ギア１５により構成される。そして、電気変速部分は、２自由度系の遊星歯車装置１０により、第１モータジェネレータ３の回転速度と、エンジン１の回転速度が決まると、出力ギア１５の回転速度が自動的に決まる無段変速機能を有する。
【００６１】
モータ変速部分は、図７に示すように、有段変速機６’にモータ出力軸２９を介して接続される第２モータジェネレータ５と、ハイクラッチ７’と、ミドルクラッチ３３と、ロークラッチ８’と、噛み合い対によるハイ側入力ギア２５とハイ側出力ギア２１と、噛み合い対によるミドル側入力ギア３４とミドル側出力ギア３５と、噛み合い対によるロー側入力ギア２４とロー側出力ギア２２と、により構成される。そして、モータ変速部分は、ハイクラッチ７’の締結による「ハイモード（高速段）」と、ミドルクラッチ３３の締結による「ミドルモード（中速段）」と、ロークラッチ８’の締結による「ローモード（低速段）」と、を切り替える３段変速機能を有する。
【００６２】
そして、最終出力軸２３において、図７に示すように、電気変速部分からのエンジン直行駆動トルクとモータ変速部分からのモータ駆動トルクが合成され、最終出力ギア３０に伝達された合成駆動トルクは、終減速ギアとデファレンシャル装置３１を介して、一対の駆動輪３２，３２へ伝達され、車速Ｖとされる。
【００６３】
図８は、実施例２のハイブリッドコントローラ４９にて実行される変速制御処理の流れを示すフローチャートである（変速制御手段）。以下、図８の各ステップについて説明する。なお、ステップS201、ステップS202は、図３のフローチャートのステップS101、ステップS102と同じ処理であるため、説明を省略する。
【００６４】
ステップS203では、ステップS202での低駆動力要求モードであるとの判断に続き、読み込まれた情報に基づき、変速段毎の変速機損失として、「ローモード」の選択時、ハイクラッチ７’とミドルクラッチ３３で生じるクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)と、「ミドルモード」の選択時、ハイクラッチ７’とロークラッチ８’で生じるクラッチ引き摺り損失PCL(Mid)と、「ハイモード」の選択時、ミドルクラッチ３３とロークラッチ８’で生じるクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)を計算し、ステップS204へ進む。なお、クラッチ引き摺り損失の計算手法は、実施例１と同様である。
【００６５】
ステップS204では、ステップS203でのクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)、PCL(Mid)、PCL(Hi)の計算に続き、読み込まれた情報に基づき、変速段毎のモータ損失として、「ローモード」の選択時、モータ動作点(モータの最大出力、最高回転数、最大トルク以内の範囲での動作点)におけるモータ損失PM(Lo)と、「ミドルモード」の選択時、モータ動作点(モータの最大出力、最高回転数、最大トルク以内の範囲での動作点)におけるモータ損失PM(Mid)と、「ハイモード」の選択時、モータ動作点(モータの最大出力、最高回転数、最大トルク以内の範囲での動作点)におけるモータ損失PM(Hi)を計算し、ステップS205へ進む。なお、モータ損失の計算手法は、実施例１と同様である。
【００６６】
ステップS205では、ステップS204でのモータ損失PM(Lo)、PM(Mid)、PM(Hi)の計算に続き、「ローモード」の選択時におけるクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)とモータ損失PM(Lo)の和｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝と、「ミドルモード」の選択時におけるクラッチ引き摺り損失PCL(Mid)とモータ損失PM(Mid)の和｛PCL(Mid)＋PM(Mid)｝と、「ハイモード」の選択時におけるクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)とモータ損失PM(Hi)の和｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝を算出し、その後、｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝と｛PCL(Mid)＋PM(Mid)｝と｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝のうち、何れが最小損失であるかを判断し、「ハイモード」選択時の損失が最小のときはステップS206へ進み、「ミドルモード」選択時の損失が最小のときはステップS208へ進み、「ローモード」選択時の損失が最小のときはステップS210へ進む。
【００６７】
ステップS206では、ステップS205でのHi損失最小であるとの判断に続き、現段階で選択されている変速モードが「ミドルモード」であるとき、「ミドルモード」から「ハイモード」へ変速したと仮定した場合、「ハイモード」における駆動力が、運転者に駆動力の不足感を与えないか否かを判断し、YES（運転者に駆動力の不足感を与えない）の場合はステップS207へ進み、NO（運転者に駆動力の不足感を与える）の場合はステップS208へ進む。なお、運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの詳しい判断手法については後述する。
【００６８】
ステップS207では、ステップS206での運転者に駆動力の不足感を与えないとの判断に続き、「ミドルモード」のときは「ハイモード」に変速し、「ハイモード」のときは「ハイモード」を維持し、リターンへ進む。
【００６９】
ステップS208では、ステップS205でのMid損失最小であるとの判断、あるいは、ステップS206での運転者に駆動力の不足感を与えるとの判断に続き、現段階で選択されている変速モードが「ローモード」であるとき、「ローモード」から「ミドルモード」へ変速したと仮定した場合、「ミドルモード」における駆動力が、運転者に駆動力の不足感を与えないか否かを判断し、YES（運転者に駆動力の不足感を与えない）の場合はステップS209へ進み、NO（運転者に駆動力の不足感を与える）の場合はステップS210へ進む。なお、運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの詳しい判断手法については後述する。
【００７０】
ステップS209では、ステップS208での運転者に駆動力の不足感を与えないとの判断に続き、「ローモード」のときは「ミドルモード」に変速し、「ミドルモード」のときは「ミドルモード」を維持し、リターンへ進む。
【００７１】
ステップS210では、ステップS205でのLo損失最小であるとの判断、あるいは、ステップS208での運転者に駆動力の不足感を与えるとの判断に続き、「ミドルモード」のときは「ローモード」に変速し、「ローモード」のときは「ローモード」を維持し、リターンへ進む。
【００７２】
ステップS211では、ステップS202での低駆動力要求モードではないとの判断に続き、車両情報(車速Vsp、アクセル開度APO(要求駆動力)、バッテリー充電量SOC等からある決められた変速マップの変速線に従って変速する（通常変速）、もしくは、クラッチ引き摺り損失とモータ損失の和が小さい方の変速モードを選択し、選択した変速モードに従って変速し（最小損失による変速）、リターンへ進む。
【００７３】
次に、作用を説明する。
実施例２のハイブリッド車両の制御装置における作用を、「運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの判断手法」、「変速制御作用」に分けて説明する。
【００７４】
［運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの判断手法］
図９に運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの判断の考え方を示す。
例えば、実施例２のように、有段変速機６’の変速段数が３段の場合、「ローモード」の選択時における動作点Ａは、車速Vsp1、駆動力TvLoとなり、「ミドルモード」の選択時における動作点Ｂは、車速Vsp1、駆動力TvMidとなり、「ミドルモード」の選択時における動作点Ｂ’は、車速Vsp2、駆動力TvMid'となり、「ハイモード」の選択時における動作点Ｃは、車速Vsp2、駆動力TvHiとなる。
【００７５】
したがって、車速Vsp1での「ローモード」の選択時、駆動力TvLoによる加速ＧLoは、
GLo＝(TvLo−走行抵抗)/(車重+車両慣性)/重力加速度ｇ2
となる。また、車速Vsp1での「ミドルモード」の選択時、駆動力TvMidによる加速ＧMidは、
GMid＝(TvMid−走行抵抗)/(車重+車両慣性)/重力加速度ｇ2
となる。したがって、両者の差が0.2Gであるとき、すなわち、
GLo−GMid＜0.2G
が成り立つとき、「ローモード」から「ミドルモード」に変速しても、運転者に対し加速時の駆動力不足を大きく感じさせないとする。ただし、この加速Ｇの判断しきい値0.2Gは、車両や目標動力性能によって変わるものとする。
【００７６】
また、車速Vsp2での「ミドルモード」の選択時、駆動力TvMid'による加速ＧMid'は、
GMid'＝(TvMid'−走行抵抗)/(車重+車両慣性)/重力加速度ｇ2
となる。また、車速Vsp2での「ハイモード」の選択時、駆動力TvHiによる加速ＧHiは、
GHi＝(TvHi−走行抵抗)/(車重+車両慣性)/重力加速度ｇ2
となる。したがって、両者の差が0.2Gであるとき、すなわち、
GMid'−GHi＜0.2G
が成り立つとき、「ミドルモード」から「ハイモード」に変速しても、運転者に対し加速時の駆動力不足を大きく感じさせないとする。ただし、この加速Ｇの判断しきい値0.2Gは、車両や目標動力性能によって変わるものとする。
【００７７】
［変速作用］
変速作用を、図８のフローチャートに基づき説明する。
まず、走行時であって、低駆動力要求モードでないときは、図８のフローチャートにおいて、ステップS201→ステップS202→ステップS211→リターンへと進む流れが繰り返される。
したがって、ステップS211では、車速Vsp、アクセル開度APO、バッテリー充電量SOC等に基づいて、ある決められた変速マップの変速線に従って変速する通常変速が行われる。もしくは、「ハイモード」、「ミドルモード」、「ローモード」のうち、クラッチ引き摺り損失とモータ損失の和が小さい変速モードを選択し、選択した変速モードに従って変速する最小損失による変速が行われる。
【００７８】
一方、走行時であって、低駆動力要求モードであるときは、図８のフローチャートにおいて、ステップS201→ステップS202→ステップS203→ステップS204→ステップS205へと進む。そして、ステップS205にてLo損失最小と判断されると、ステップS205からステップS210へと進み、判断時に選択されている変速モードが「ローモード」であれば、「ローモード」が維持され、判断時に選択されている変速モードが「ミドルモード」であれば、「ローモード」への変速が行われる。
【００７９】
ステップS205にてMid損失最小と判断されると、ステップS205からステップS208へ進み、ステップS208にて、現段階にて「ローモード」が選択されているとき、「ミドルモード」に変速した場合に運転者に駆動力の不足感を与えないか否かが判断される。そして、駆動力不足感を与えるときは、ステップS208からステップS210へ進み、ステップS205でのMid損失最小判断にかかわらず、「ローモード」の選択が維持される。また、ステップS208にて、駆動力不足感を与えないと判断されると、ステップS208からステップS209へ進み、ステップS205でのMid損失最小判断に従って「ローモード」から「ミドルモード」へ変速される。なお、現段階にて「ミドルモード」が選択されているときには、ステップS208からステップS209へ進み、「ミドルモード」の選択が維持される。
【００８０】
ステップS205にてHi損失最小と判断されると、ステップS205からステップS206へ進み、ステップS206にて、現段階にて「ミドルモード」が選択されているとき、「ハイモード」に変速した場合に運転者に駆動力の不足感を与えないか否かが判断される。そして、駆動力不足感を与えるときは、ステップS206からステップS208へ進み、ステップS205でのHi損失最小判断にかかわらず、「ミドルモード」の選択が維持される。また、ステップS206にて、駆動力不足感を与えないと判断されると、ステップS206からステップS207へ進み、ステップS205でのHi損失最小判断に従って「ミドルモード」から「ハイモード」へ変速される。なお、現段階にて「ハイモード」が選択されているときには、ステップS206からステップS207へ進み、「ハイモード」の選択が維持される。
【００８１】
上記のように、実施例２の変速制御では、「ローモード」と「ハイモード」の各変速段における有段変速機６のクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)，PCL(Mid)，PCL(Hi)を予測し（ステップS203）、各変速段における第２モータジェネレータ５のモータ損失PM(Lo)，PM(Mid)，PM(Hi)を予測し（ステップS204）、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)とモータ損失PM(Lo)の和と、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Mid)とモータ損失PM(Mid)の和と、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)とモータ損失PM(Hi)の和のうち、基本的に最小となる変速段を選択し（ステップS205）、選択した変速段が現変速段と異なるとき選択した変速段へ変速するようにしている（ステップS207,ステップS209,ステップS210）。
したがって、ハイブリッド車両において、エンジン１の燃料消費量と第２モータジェネレータ５の電力消費量を合わせた駆動エネルギー消費量が少なく抑えられる。
【００８２】
さらに、実施例２の変速制御では、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)とモータ損失PM(Lo)の和と、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Mid)とモータ損失PM(Mid)の和と、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)とモータ損失PM(Hi)の和のうち、最小となる変速段を判断すると共に（ステップS205）、「ローモード」の駆動力TvLoによる加速ＧLoと「ミドルモード」の駆動力TvMidによる加速ＧMidの差（GLo−GMid）が所定値（例えば、0.2G）以内かどうかを判断し（ステップS208）、（GLo−GMid）＞0.2Gであれば「ミドルモード」の選択を禁止し（ステップS208→ステップS210）、（GLo−GMid）≦0.2Gであれば「ミドルモード」の選択を実行するようにしている（ステップS208→ステップS209）。また、「ミドルモード」の駆動力TvMid'による加速ＧMid'と「ハイモード」の駆動力TvHiによる加速ＧHiの差（GMid'−GHi）が所定値（例えば、0.2G）以内かどうかを判断し（ステップS206）、（GMid'−GHi）＞0.2Gであれば「ハイモード」の選択を禁止し（ステップS206→ステップS208）、（GMid'−GHi）≦0.2Gであれば「ハイモード」の選択を実行するようにしている（ステップS206→ステップS207）。
したがって、変速に伴って運転者に駆動力不足感を与えることを抑えつつ、駆動エネルギーの消費量を低減することができる。
【００８３】
以上、本発明の電動車両の制御装置を実施例１及び実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００８４】
実施例１では、有段変速機６の変速要素として、摩擦クラッチ７（ウェットクラッチ）とドグクラッチ８を用いる例を示した。また、実施例２では、有段変速機６’の変速要素として、半締結可能な摩擦係合装置であるウェットクラッチによるハイクラッチ７’、ミドルクラッチ３３、ロークラッチ８’を用いる例を示した。しかし、噛み合い係合装置としてのドグブレーキや半締結可能な摩擦係合装置としてのブレーキを用いる例も含む。さらに、有段変速機６，６’として、実施例１，２に示す変速構造のものに限らず、クラッチおよびブレーキを使用して変速する遊星歯車等による他の変速機構であっても良い。
【００８５】
実施例１では、変速機損失として、クラッチ引き摺り損失を計算する例を示した。しかし、変速機損失として、クラッチ引き摺り損失以外に、ギア損失やベアリング損失等を含めるような例としても良い。
【００８６】
実施例１，２では、制御装置をエンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータを搭載したハイブリッド車両へ適用例を示したが、他の型式のハイブリッド車両、電気自動車、燃料電池車等の他の電動車両に対しても本発明の制御装置を適用することができる。例えば、図１０に示すように、駆動系に、第２モータジェネレータ５と有段変速機６と左右駆動輪３２，３２を有する電気自動車に対しても適用することもできる。要するに、駆動系に、駆動モータと、有段変速機と、駆動輪を備えた電動車両であれば適用できる。
【符号の説明】
【００８７】
１ エンジン
２ ダンパー
３ 第１モータジェネレータ
４ オイルポンプ
５ 第２モータジェネレータ（駆動モータ）
６，６’ 変速機（有段変速機）
７ 摩擦クラッチ（変速要素）
７’ ハイクラッチ（変速要素）
３３ ミドルクラッチ（変速要素）
８ ドグクラッチ（変速要素）
８’ ロークラッチ（変速要素）
１０ 遊星歯車装置
３２ 駆動輪
４１ 第１インバータ
４２ 第２インバータ
４３ バッテリー
４４ 第１モータコントローラ
４５ 第２モータコントローラ
４６ エンジンコントローラ
４７，４７’ トランスミッションコントローラ
４８ バッテリーコントローラ
４９ ハイブリッドコントローラ
４９’ 統合コントローラ
５０ アクセル開度センサ
５１ 車速センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動系の上流側から順に、駆動モータと、有段変速機と、駆動輪と、を備えた電動車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイブリッド駆動装置としては、主動力源のトルクが出力部材に伝達され、その出力部材からデファレンシャルを介して駆動輪にトルクが伝達されていた。一方、走行のための駆動力を出力する力行制御あるいはエネルギーを回収する回生制御の可能なアシスト動力源が設けられており、このアシスト動力源が変速機を介して出力部材に連結されていた。これにより、アシスト動力源と出力部材との間で伝達トルクを変速機で設定する変速比に応じて増減していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、低速段から高速段に切り換える場合には、第２ブレーキを係合させていた状態からこれを開放させ、同時に第１ブレーキを係合させることにより、低速段から高速段への変速が実行されていた。この変速の過程では、各ブレーキでのトルク容量が低下するので、第２モータジェネレータから出力軸に付加させるトルクが、各ブレーキでのトルク容量に制限されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2004−203220号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のハイブリッド駆動装置にあっては、回転電機と出力軸の間に配置されている変速機構に摩擦係合装置を使用していると、締結していない変速段のクラッチで引き摺り損失が発生し、その分、要求駆動力が増大し、エンジンの要求出力が大きくなり燃料消費量が多くなる。また、変速段によって回転電機の動作点も変わり、回転電機効率マップ上で動作するポイントが変化するので動作効率が変わり、これに伴いモータ損失が変わって電力消費量が大きくなる、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、走行時、変速機損失とモータ損失を考慮して変速段を選択する変速制御を行うことにより、駆動エネルギーの消費量を低減することができる電動車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の電動車両の制御装置では、駆動系の上流側から順に、駆動モータと、有段変速機と、駆動輪と、を備え、前記有段変速機は、変速機構と変速要素を有し、変速条件が成立したとき、前記変速要素の締結・開放の掛け替え制御により選択された変速段へ変速する変速制御手段を備えている。
この電動車両の制御装置において、前記変速制御手段は、各変速段における前記有段変速機の変速機損失を予測し、各変速段における前記駆動モータのモータ損失を予測し、予測した変速機損失とモータ損失の和が最小となる変速段を選択し、選択した変速段が現変速段と異なるとき選択した変速段へ変速する。
【発明の効果】
【０００８】
よって、本発明の電動車両の制御装置にあっては、走行時、変速制御手段において、各変速段における有段変速機の変速機損失が予測され、各変速段における駆動モータのモータ損失が予測される。そして、予測された変速機損失とモータ損失の和が最小となる変速段が選択され、選択された変速段が現変速段と異なるとき選択した変速段へ変速される。
すなわち、車両情報（車速、アクセル開度、バッテリー充電容量、等）に基づく通常の変速制御に代え、予測された変速機損失とモータ損失の和が最小となる変速段を選択することで、例えば、電気自動車の場合には、駆動モータによる電力消費量が少なく抑えられ、ハイブリッド車両の場合には、エンジンの燃料消費量と駆動モータの電力消費量を合わせた駆動エネルギー消費量が少なく抑えられる。
この結果、走行時、変速機損失とモータ損失を考慮して変速段を選択する変速制御を行うことにより、駆動エネルギーの消費量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車両（電動車両の一例）の駆動系と制御系の構成を示す全体システム図である。
【図２】実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系に有する各回転要素の回転速度（回転数）を縦軸にとってあらわした速度線図である。
【図３】実施例１のハイブリッドコントローラ４８にて実行される変速制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】実施例１の変速制御における変速モード（ローモード、ハイモード）毎の駆動力マップとローモード時の動作点とハイモード時の動作点を示す図である。
【図５】実施例１の変速制御における最大モータ出力ラインを重ね合わせたモータ効率マップとローモード時のモータ動作点とハイモード時のモータ動作点を示す図である。
【図６】実施例２の制御装置が適用されたハイブリッド車両（電動車両の一例）の駆動系と制御系の構成を示す全体システム図である。
【図７】実施例２の制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系に有する各回転要素の回転速度（回転数）を縦軸にとってあらわした速度線図である。
【図８】実施例２のハイブリッドコントローラ４８にて実行される変速制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】実施例２の変速制御における変速モード（ローモード、ミドルモード、ハイモード）毎の駆動力マップとローモード時の動作点とミドルモード時の動作点とハイモード時の動作点を示す図である。
【図１０】本発明の制御装置が適用された電気自動車（電動車両の一例）の駆動系と制御系の構成例を示す全体システム図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の電動車両の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１及び実施例２に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１１】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車両（電動車両の一例）の駆動系と制御系の構成を示す全体システム図である。以下、図１に基づき駆動系構成と制御系構成を説明する。
【００１２】
実施例１のハイブリッド車両の駆動系は、図１に示すように、エンジン１と、ダンパー２と、第１モータジェネレータ３と、オイルポンプ４と、第２モータジェネレータ５（駆動モータ）と、有段変速機６と、摩擦クラッチ７（変速要素）と、ドグクラッチ８（変速要素）と、遊星歯車装置１０と、を備えている。
【００１３】
前記エンジン１は、その出力トルクを、遊星歯車装置１０にて第１モータジェネレータ３への発電トルク分と走行トルク分に分配する。そして、第１モータジェネレータ３が発電した電力を使って第２モータジェネレータ５が、有段変速機６を介してトルクを出力する。そして、遊星歯車装置１０からの出力トルクと、有段変速機６からの出力トルクを、最終出力軸２３にて合成している。
【００１４】
前記遊星歯車装置１０は、リングギア１１と、ピニオン１２と、サンギア１３と、ピニオン１２を支持するキャリア１４と、を有するシングルピニオン型遊星歯車により構成されている。前記リングギア１１には、出力ギア１５が接続される。前記キャリア１４には、ダンパー２を介してエンジン１が接続される。前記サンギア１３には、第１モータジェネレータ３が接続される。前記サンギア１３とキャリア１４には、オイルポンプ４が接続される。すなわち、第１モータジェネレータ３（サンギア１３）の回転速度と、エンジン１（キャリア１４）の回転速度が決まると、出力ギア１５（リングギア１１）の回転速度が自動的に決まる無段変速機能を有する。なお、出力ギア１５は、最終出力軸２３に固定されたハイ側出力ギア２１に噛み合う。
【００１５】
前記有段変速機６は、第２モータジェネレータ５が接続されるモータ出力軸２９にベアリング２７を介して回転可能に支持されたハイ側入力ギア２５と、モータ出力軸２９とハイ側入力ギア２５を滑り断接する湿式多板による摩擦クラッチ７と、第２モータジェネレータ５が接続されるモータ出力軸２９にベアリング２８を介して回転可能に支持されたロー側入力ギア２４と、モータ出力軸２９とロー側入力ギア２４を噛み合い断接するドグクラッチ８と、を有している。そして、前記ハイ側入力ギア２５には、最終出力軸２３に固定されたハイ側出力ギア２１が噛み合う。前記ロー側入力ギア２４には、最終出力軸２３に固定されたロー側出力ギア２２が噛み合う。以上の構成により変速機構と変速要素を有する実施例１の有段変速機６が構成される。
そして、摩擦クラッチ７を締結し、ドグクラッチ８を開放すると、ハイ側入力ギア２５とハイ側出力ギア２１の歯数比により決まる「ハイモード」になり、摩擦クラッチ７を開放し、ドグクラッチ８を締結すると、ロー側入力ギア２４とロー側出力ギア２２の歯数比により決まる「ローモード」になる。すなわち、切り替え変速段として、「ハイモード」による高速段と「ローモード」による低速段を持つ２段変速機能を有する。
【００１６】
前記最終出力軸２３は、ベアリング２６，２６により両端部が支持され、ハイ側出力ギア２１とロー側出力ギア２２と共に、最終出力ギア３０が固定されている。この最終出力ギア３０に伝達されたトルクは、図示しない終減速ギアとデファレンシャル装置３１を介して、一対の駆動輪３２，３２へ伝達される。
【００１７】
実施例１のハイブリッド車両の制御系は、図１に示すように、第１インバータ４１と、第２インバータ４２と、バッテリー４３と、第１モータコントローラ４４と、第２モータコントローラ４５と、エンジンコントローラ４６と、トランスミッションコントローラ４７と、バッテリーコントローラ４８と、ハイブリッドコントローラ４９と、を備えている。
【００１８】
前記第１モータコントローラ４４は、第１インバータ４１に対する制御指令により第１モータジェネレータ３の動作点（第１トルクTm1、第１回転数Nm1）を制御する。また、前記第２モータコントローラ４５は、第２インバータ４２に対する制御指令により第２モータジェネレータ５の動作点（第２トルクTm2、第２回転数Nm2）を制御する。
【００１９】
前記エンジンコントローラ４６は、図示しない電子制御スロットルアクチュエータへの制御指令によりエンジン１の動作点（エンジントルクTe、エンジン回転数Ne）を制御する。
【００２０】
前記トランスミッションコントローラ４７は、図示しない摩擦クラッチアクチュエータへの制御指令により摩擦クラッチ７の動作点（締結・スリップ締結・開放）を制御する。また、図示しないドグクラッチアクチュエータへの制御指令によりドグクラッチ８の動作点（締結・開放）を制御する。
【００２１】
前記バッテリーコントローラ４８は、バッテリー４３の充電容量（SOC）を監視し、SOC情報やバッテリー温度情報等を、ハイブリッドコントローラ４９へ供給する。
【００２２】
前記ハイブリッドコントローラ４９は、車両全体の消費エネルギーを管理し、要求駆動力を確保しながら最高効率でハイブリッド車両を走らせるための機能を担うもので、双方向通信線を介して、第１モータコントローラ４４と第２モータコントローラ４５とエンジンコントローラ４６とトランスミッションコントローラ４７とバッテリーコントローラ４８等に接続される。このハイブリッドコントローラ４９は、アクセル開度センサ５０や車速センサ５１等から必要情報を入力する。そして、入力した情報に基づいて、所定の演算処理を行い、各コントローラ４４，４５，４６，４７に対し動作点指令値を出力する。
【００２３】
図２は、実施例１の制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系に有する各回転要素の回転速度（回転数）を縦軸にとってあらわした速度線図である。
【００２４】
電気変速部分は、図２に示すように、遊星歯車装置１０に接続される第１モータジェネレータ３と、エンジン１と、出力ギア１５により構成される。そして、電気変速部分は、２自由度系の遊星歯車装置１０により、第１モータジェネレータ３の回転速度と、エンジン１の回転速度が決まると、出力ギア１５の回転速度が自動的に決まる無段変速機能を有する。
【００２５】
モータ変速部分は、図２に示すように、有段変速機６にモータ出力軸２９を介して接続される第２モータジェネレータ５と、摩擦クラッチ７と、ドグクラッチ８と、噛み合い対によるハイ側入力ギア２５とハイ側出力ギア２１と、噛み合い対によるロー側入力ギア２４とロー側出力ギア２２と、により構成される。そして、モータ変速部分は、摩擦クラッチ７の締結（ドグクラッチ８の開放）による「ハイモード（高速段）」と、ドグクラッチ８の締結（摩擦クラッチ７の開放）による「ローモード（低速段）」と、を切り替える２段変速機能を有する。
【００２６】
そして、最終出力軸２３において、図２に示すように、電気変速部分からのエンジン直行駆動トルクとモータ変速部分からのモータ駆動トルクが合成され、最終出力ギア３０に伝達された合成駆動トルクは、終減速ギアとデファレンシャル装置３１を介して、一対の駆動輪３２，３２へ伝達され、車速Ｖとされる。
【００２７】
ここで、「ハイモード」で摩擦クラッチ７を用い、「ローモード」でドグクラッチ８を用いる理由を説明する。例えば、両方共に摩擦クラッチとした場合、引き摺り損失や油圧ポンプ損失が生じ、特に、伝達されるトルクが大きい「ローモード」において損失が顕著になる。また、例えば、両方共にドグクラッチとした場合、損失を伴わないという利点があるが、変速の際に締結側も開放側も完全に開放し、回転同期をとって締結させる必要がある。つまり、回転同期制御が必要であると共に、変速過渡期にトルク抜けが生じる。そこで、「ハイモード」では、回転同期制御を必要としない摩擦クラッチ７を用い、「ローモード」では、損失を抑えたドグクラッチ８を用い、「ハイモード」から「ローモード」への変速過渡期には、摩擦クラッチ７での摩擦力によりトルク抜けを補償している。
【００２８】
すなわち、モータ変速部分において、「ハイモード」から「ローモード」へ移行する変速過渡期には、第２モータジェネレータ５を目標トルクに一致させるモータトルク制御から、目標回転数に一致させるモータ回転数制御に変更する。そして、摩擦クラッチ７をスリップ締結状態とし、摩擦力による駆動トルクの抜けを抑える駆動力補償を行いながら、第２モータジェネレータ５の回転数を上昇させ、ドグクラッチ８の入力回転数（＝第２モータジェネレータ５の回転数）をドグクラッチ８の出力回転数（車速やギア比で決まる）に同期させ、回転数同期タイミングにてドグクラッチ８を噛み合い締結させる。
【００２９】
図３は、実施例１のハイブリッドコントローラ４９にて実行される変速制御処理の流れを示すフローチャートである（変速制御手段）。以下、図３の各ステップについて説明する。
【００３０】
ステップS101では、アクセル開度センサ５０からのアクセル開度APO（または、要求駆動力）と、車速センサからの車速Vspと、バッテリー充電量SOC等の必要情報を読み込み、ステップS102へ進む。
【００３１】
ステップS102では、運転者操作もしくは交通インフラ情報等により低駆動力要求モードであるか否かを判断し、YES（低駆動力要求モードである）の場合はステップS103へ進み、NO（低駆動力要求モードでない）の場合はステップS109へ進む。
ここで、「低駆動力要求モード」であるかどうかの具体的な判断は、例えば、下記の手法を用いてなされる。
(a) 運転者操作により駆動力要求値が低くてよいと選択された場合
例えば、車両に設けられた第２モータジェネレータMG2のみで走行させることを意味するスイッチ（例：EVスイッチ）を運転者により押されたときに要求駆動力が低くて良いと判断する。
例えば、車両に設けられた低燃費走行することを意味するスイッチ（例：ECOスイッチ）を運転者により押されたときに要求駆動力が低くて良いと判断する。
(b) 交通インフラ情報により駆動力要求値が低くてよいと選択された場合
例えば、カーナビゲーションシステムと連動し、交通インフラ情報をVICS（Vehicle Information and Communication Systemの略）等により入手した場合、目的地までに通過する道路が渋滞等であることが判明すると、要求駆動力が低くて良いと判断する。なお、「VICS」とは、FM多重放送や道路上の発信機から受信した交通情報を、図形・文字で表示するシステムのことをいう。
【００３２】
ステップS103では、ステップS102での低駆動力要求モードであるとの判断に続き、読み込まれた情報に基づき、変速段毎の変速機損失として、「ローモード」の選択時、「ハイモード」時に締結する摩擦クラッチ７で生じるクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)と、「ハイモード」の選択時、「ローモード」時に締結するドグクラッチ８で生じるクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)を計算し、ステップS104へ進む。なお、クラッチ引き摺り損失の詳しい計算手法については後述する。
【００３３】
ステップS104では、ステップS103でのクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)、PCL(Hi)の計算に続き、読み込まれた情報に基づき、変速段毎のモータ損失として、「ローモード」の選択時、モータ動作点(モータの最大出力、最高回転数、最大トルク以内の範囲での動作点)におけるモータ損失PM(Lo)と、「ハイモード」の選択時、モータ動作点(モータの最大出力、最高回転数、最大トルク以内の範囲での動作点)におけるモータ損失PM(Hi)を計算し、ステップS105へ進む。なお、モータ損失の詳しい計算手法については後述する。
【００３４】
ステップS105では、ステップS104でのモータ損失PM(Lo)、PM(Hi)の計算に続き、「ローモード」の選択時におけるクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)とモータ損失PM(Lo)の和｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝と、「ハイモード」の選択時におけるクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)とモータ損失PM(Hi)の和｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝を算出し、その後、｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝が｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝より大きいか否かを判断し、YES（｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝＞｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝）の場合はステップS106へ進み、NO（｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝≦｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝）の場合はステップS108へ進む。
【００３５】
ステップS106では、ステップS105での｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝＞｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝であるとの判断に続き、現段階で選択されている変速モードが「ローモード」であるとき、「ローモード」から「ハイモード」へ変速したと仮定した場合、「ハイモード」における駆動力が、運転者に駆動力の不足感を与えないか否かを判断し、YES（運転者に駆動力の不足感を与えない）の場合はステップS107へ進み、NO（運転者に駆動力の不足感を与える）の場合はステップS108へ進む。なお、運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの詳しい判断手法については後述する。
【００３６】
ステップS107では、ステップS106での運転者に駆動力の不足感を与えないとの判断に続き、「ローモード」のときは「ハイモード」に変速し、「ハイモード」のときは「ハイモード」を維持し、リターンへ進む。
【００３７】
ステップS108では、ステップS105での｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝≦｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝であるとの判断、あるいは、ステップS106での運転者に駆動力の不足感を与えるとの判断に続き、「ハイモード」のときは「ローモード」に変速し、「ローモード」のときは「ローモード」を維持し、リターンへ進む。
【００３８】
ステップS109では、ステップS102での低駆動力要求モードではないとの判断に続き、車両情報(車速Vsp、アクセル開度APO(要求駆動力)、バッテリー充電量SOC等からある決められた変速マップの変速線に従って変速する（通常変速）、もしくは、クラッチ引き摺り損失とモータ損失の和が小さい方の変速モードを選択し、選択した変速モードに従って変速し（最小損失による変速）、リターンへ進む。
【００３９】
次に、作用を説明する。
実施例１のハイブリッド車両の制御装置における作用を、「クラッチ引き摺り損失の計算手法」、「モータ損失の計算手法」、「運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの判断手法」、「変速制御作用」に分けて説明する。
【００４０】
［クラッチ引き摺り損失の計算手法］
図３のステップS103でのクラッチ引き摺り損失PCLの計算手法について説明する。
例えば、「ローモード」の選択時、摩擦クラッチ７は、ドライブプレートとドリブンプレートが、ある差回転｛例えば、((MG2の回転数)×(MG2からドリブンプレートまでのギア比))−((車輪回転数)×(ドライブプレートまでのギア比))｝で相対回転している。このときドライブプレートとドリブンプレートの間では差回転があるので、各プレートが引き摺られてこれが損失となっている。
よって、クラッチ引き摺り損失PCL(Lo)は、
PCL(Lo)＝Nc×Ｔ＝Nc×[ρ・ｖ・Ｎ・π・Ｒ・{(Do/2)2-(Di/2)2}/(ｈ/2)]×Ａ
Nc：フリクションプレート差回転
Ｔ：引き摺りトルク
ρ：ＡＴＦ粘度
ｖ：クラッチ周速(2πNc/60)
Ｎ：フリクションプレート対向面数
Ｒ：フリクションプレート有効半径
Do：フリクションプレート外径
Di：フリクションプレート内径
ｈ：フリクションプレートクリアランス
Ａ：定数(ＡＴＦ介入係数、温度補正など)
の式で算出される。
なお、「ハイモード」の選択時、ドグクラッチ８は、差回転が生じているが、ドグクラッチ８の場合、引き摺り無く切り離された状態であるため、クラッチ引き摺り損失PCL(Hi)は、ほぼゼロとなる。
【００４１】
［モータ損失の計算手法］
図５にモータ損失PMの算出の考え方を示す。
例えば、実施例１のように、第２モータジェネレー５により駆動される有段変速機６の変速段数が２段の場合、ある走行シーン時(車速Vsp、駆動力Tv等)の「ローモード」の選択時における第２モータジェネレー５のモータ動作点Ａが、回転数ＮLo、トルクＴLoであり、「ハイモード」の選択時における第２モータジェネレー５のモータ動作点Ｂが、回転数ＮHi、トルクＴHiとなる。これらの動作点ＡとＢは走行シーンが等しく、要求出力Ｗも等しくなるため、
ＮLo×ＴLo＝ＮHi×ＴHi＝Ｗ
となる。各動作点Ａ，Ｂでのモータ損失のうち、「ローモード」の選択時におけるモータ動作点Ａでのモータ損失PM(Lo)は、モータ効率マップ(例)によると効率が95％であるので、
PM(Lo)＝ＮLo×ＴLo×(1−0.95)＝0.05Ｗ
となり、「ハイモード」の選択時におけるモータ動作点Ｂでのモータ損失PM(Hi)は、モータ効率マップ(例)によると効率が85％であるので、
PM(Hi)＝ＮHi×ＴHi×(1−0.85)＝0.15Ｗ
となる。
【００４２】
このように、モータ損失PM(Lo)、PM(Hi)を、走行シーンと要求出力Ｗが等しいという条件で「ローモード」と「ハイモード」の各変速段における第２モータジェネレータ５のモータ動作点Ａ，Ｂを決め、モータ効率マップ上での各モータ動作点Ａ，Ｂでの効率を用いて算出するようにしている。
このため、各変速段における第２モータジェネレータ５での電力消費量を推定するためのモータ損失PM(Lo)、PM(Hi)を、精度良く予測することができる。
【００４３】
［運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの判断手法］
図５に運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの判断の考え方を示す。
例えば、実施例１のように、有段変速機６の変速段数が２段の場合、「ローモード」の選択時における動作点Ａは、車速Vsp1、駆動力TvLoとなり、「ハイモード」の選択時における動作点Ｂは、車速Vsp1、駆動力TvHiとなる。
したがって、車速Vsp1での「ローモード」の選択時、駆動力TvLoによる加速ＧLoは、
GLo＝(TvLo−走行抵抗)/(車重+車両慣性)/重力加速度ｇ2
となる。また、車速Vsp1での「ハイモード」の選択時、駆動力TvHiによる加速ＧHiは、
GHi＝(TvHi−走行抵抗)/(車重+車両慣性)/重力加速度ｇ2
となる。そして、
GLo−GHi＜0.2G
が成り立つとき、つまり、加速ＧLoと加速ＧHiの差が0.2G以下のとき、「ローモード」から「ハイモード」に変速しても、運転者に対し加速時の駆動力不足を大きく感じさせないとする。ただし、この加速Ｇの判断しきい値0.2Gは、車両や目標動力性能によって変わるものとする。
【００４４】
［変速作用］
変速作用を、図３のフローチャートに基づき説明する。
まず、走行時であって、低駆動力要求モードでないときは、図３のフローチャートにおいて、ステップS101→ステップS102→ステップS109→リターンへと進む流れが繰り返される。
したがって、ステップS109では、車速Vsp、アクセル開度APO、バッテリー充電量SOC等に基づいて、ある決められた変速マップの変速線に従って変速する通常変速が行われる。もしくは、クラッチ引き摺り損失とモータ損失の和が小さい方の変速モードを選択し、選択した変速モードに従って変速する最小損失による変速が行われる。
【００４５】
一方、走行時であって、低駆動力要求モードであるときは、図３のフローチャートにおいて、ステップS101→ステップS102→ステップS103→ステップS104→ステップS105へと進む。そして、ステップS105にて｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝≦｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝と判断されると、ステップS105からステップS108へと進み、判断時に選択されている変速モードが「ローモード」であれば、「ローモード」が維持され、判断時に選択されている変速モードが「ハイモード」であれば、「ローモード」への変速が行われる。
【００４６】
また、ステップS105にて｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝＞｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝と判断されると、ステップS105からステップS106へ進み、ステップS106にて、現段階にて「ローモード」が選択されているとき、「ハイモード」に変速した場合に運転者に駆動力の不足感を与えないか否かが判断される。そして、駆動力不足感を与えるときは、ステップS106からステップS108へ進み、ステップS105での損失和条件にかかわらず、「ローモード」の選択が維持される。また、ステップS106にて、駆動力不足感を与えないと判断されると、ステップS106からステップS107へ進み、ステップS105での損失和条件に従って「ローモード」から「ハイモード」へ変速される。なお、現段階にて「ハイモード」が選択されているときには、ステップS106からステップS107へ進み、「ハイモード」の選択が維持される。
【００４７】
上記のように、実施例１の変速制御では、「ローモード」と「ハイモード」の各変速段における有段変速機６のクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)，PCL(Hi)を予測し（ステップS103）、各変速段における第２モータジェネレータ５のモータ損失PM(Lo)，PM(Hi)を予測し（ステップS104）、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)とモータ損失PM(Lo)の和と予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)とモータ損失PM(Hi)の和のうち、基本的に最小となる変速段を選択し（ステップS105）、選択した変速段が現変速段と異なるとき選択した変速段へ変速するようにしている（ステップS107,ステップS108）。
したがって、ハイブリッド車両において、エンジン１の燃料消費量と第２モータジェネレータ５の電力消費量を合わせた駆動エネルギー消費量が少なく抑えられる。
【００４８】
さらに、実施例１の変速制御では、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)とモータ損失PM(Lo)の和と予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)とモータ損失PM(Hi)の和のうち、最小となる変速段を判断すると共に（ステップS105）、「ローモード」の駆動力TvLoによる加速ＧLoと「ハイモード」の駆動力TvHiによる加速ＧHiの差（GLo−GHi）が所定値（例えば、0.2G）以内かどうかを判断し（ステップS106）、（GLo−GHi）＞0.2Gであれば損失和が最小となる変速段の選択を禁止し（ステップS106→ステップS108）、（GLo−GHi）≦0.2Gであれば損失和が最小となる変速段の選択を実行するようにしている（ステップS106→ステップS107）。
したがって、変速に伴って運転者に駆動力不足感を与えることを抑えつつ、駆動エネルギーの消費量を低減することができる。
【００４９】
次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車両の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００５０】
(1) 駆動系の上流側から順に、駆動モータ（第２モータジェネレータ５）と、有段変速機６と、駆動輪３２，３２と、を備え、前記有段変速機６は、変速機構と変速要素（摩擦クラッチ７，ドグクラッチ８）を有し、変速条件が成立したとき、前記変速要素の締結・開放の掛け替え制御により選択された変速段へ変速する変速制御手段を備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記変速制御手段（図３）は、「ローモード」と「ハイモード」の各変速段における有段変速機６のクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)，PCL(Hi)を予測し（ステップS103）、各変速段における第２モータジェネレータ５のモータ損失PM(Lo)，PM(Hi)を予測し（ステップS104）、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)とモータ損失PM(Lo)の和と予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)とモータ損失PM(Hi)の和のうち、基本的に最小となる変速段を選択し（ステップS105）、選択した変速段が現変速段と異なるとき選択した変速段へ変速する（ステップS107,ステップS108）。
このため、走行時、変速機損失とモータ損失を考慮して変速段を選択する変速制御を行うことにより、駆動エネルギーの消費量を低減することができる。
【００５１】
(2) 前記変速制御手段（図３）は、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)とモータ損失PM(Lo)の和と予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)とモータ損失PM(Hi)の和のうち、最小となる変速段を判断すると共に（ステップS105）、「ローモード」の駆動力TvLoによる加速ＧLoと「ハイモード」の駆動力TvHiによる加速ＧHiの差（GLo−GHi）が所定値（例えば、0.2G）以内かどうかを判断し（ステップS106）、（GLo−GHi）＞0.2Gであれば損失和が最小となる変速段の選択を禁止し（ステップS106→ステップS108）、（GLo−GHi）≦0.2Gであれば損失和が最小となる変速段の選択を実行する（ステップS106→ステップS107）。
このため、変速に伴って運転者に駆動力不足感を与えることを抑えつつ、駆動エネルギーの消費量を低減することができる。
【００５２】
(3) 前記変速制御手段（図３）は、モータ損失PM(Lo)、PM(Hi)を、走行シーンと要求出力Ｗが等しいという条件で「ローモード」と「ハイモード」の各変速段における第２モータジェネレータ５のモータ動作点Ａ，Ｂを決め、モータ効率マップ上での各モータ動作点Ａ，Ｂでの効率を用いて算出する（ステップS104）。
このため、各変速段における第２モータジェネレータ５での電力消費量を推定するためのモータ損失PM(Lo)、PM(Hi)を、精度良く予測することができる。
【実施例２】
【００５３】
実施例２は、有段変速機として、３速の変速段を有する変速機を用いると共に、変速要素として３つの湿式多板による摩擦クラッチを用いた例である。
【００５４】
まず、構成を説明する。
図６は、実施例２の制御装置が適用されたハイブリッド車両（電動車両の一例）の駆動系と制御系の構成を示す全体システム図である。以下、図６に基づき駆動系構成と制御系構成を説明する。
【００５５】
実施例２のハイブリッド車両の駆動系は、図６に示すように、エンジン１と、ダンパー２と、第１モータジェネレータ３と、オイルポンプ４と、第２モータジェネレータ５（駆動モータ）と、有段変速機６’と、ハイクラッチ７’（変速要素）と、ミドルクラッチ３３（変速要素）と、ロークラッチ８’（変速要素）と、遊星歯車装置１０と、を備えている。
【００５６】
前記有段変速機６’は、第２モータジェネレータ５が接続されるモータ出力軸２９にベアリング２７を介して回転可能に支持されたハイ側入力ギア２５と、モータ出力軸２９とハイ側入力ギア２５を滑り断接する湿式多板によるハイクラッチ７’と、第２モータジェネレータ５が接続されるモータ出力軸２９にベアリング３６を介して回転可能に支持されたミドル側入力ギア３４と、モータ出力軸２９とミドル側入力ギア３４を滑り断接する湿式多板によるミドルクラッチ３３と、第２モータジェネレータ５が接続されるモータ出力軸２９にベアリング２８を介して回転可能に支持されたロー側入力ギア２４と、モータ出力軸２９とロー側入力ギア２４を噛み合い断接するロークラッチ８’と、を有している。そして、前記ハイ側入力ギア２５には、最終出力軸２３に固定されたハイ側出力ギア２１が噛み合う。前記ミドル側入力ギア３４には、最終出力軸２３に固定されたミドル側出力ギア３５が噛み合う。前記ロー側入力ギア２４には、最終出力軸２３に固定されたロー側出力ギア２２が噛み合う。以上の構成により変速機構と変速要素を有する実施例２の有段変速機６’が構成される。
そして、ハイクラッチ７’を締結し、ミドルクラッチ３３とロークラッチ８’を開放すると、ハイ側入力ギア２５とハイ側出力ギア２１の歯数比により決まる「ハイモード」になる。ミドルクラッチ３３を締結し、ハイクラッチ７’とロークラッチ８’を開放すると、ミドル側入力ギア３４とミドル側出力ギア３５の歯数比により決まる「ミドルモード」になる。ロークラッチ８’を締結し、ハイクラッチ７’とミドルクラッチ３３を開放すると、ロー側入力ギア２４とロー側出力ギア２２の歯数比により決まる「ローモード」になる。すなわち、切り替え変速段として、「ハイモード」による高速段と「ミドルモード」による中速段と「ローモード」による低速段を持つ３段変速機能を有する。
【００５７】
実施例２のハイブリッド車両の制御系は、図６に示すように、第１インバータ４１と、第２インバータ４２と、バッテリー４３と、第１モータコントローラ４４と、第２モータコントローラ４５と、エンジンコントローラ４６と、トランスミッションコントローラ４７’と、バッテリーコントローラ４８と、ハイブリッドコントローラ４９と、を備えている。
【００５８】
前記トランスミッションコントローラ４７’は、図示しない摩擦クラッチアクチュエータへの制御指令によりハイクラッチ７’の動作点（締結・開放）と、ミドルクラッチ３３の動作点（締結・開放）と、ロークラッチ８’の動作点（締結・開放）を制御する。
なお、他の構成は、実施例１の図１と同様であるので、説明を省略する。
【００５９】
図７は、実施例２の制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系に有する各回転要素の回転速度（回転数）を縦軸にとってあらわした速度線図である。
【００６０】
電気変速部分は、図７に示すように、遊星歯車装置１０に接続される第１モータジェネレータ３と、エンジン１と、出力ギア１５により構成される。そして、電気変速部分は、２自由度系の遊星歯車装置１０により、第１モータジェネレータ３の回転速度と、エンジン１の回転速度が決まると、出力ギア１５の回転速度が自動的に決まる無段変速機能を有する。
【００６１】
モータ変速部分は、図７に示すように、有段変速機６’にモータ出力軸２９を介して接続される第２モータジェネレータ５と、ハイクラッチ７’と、ミドルクラッチ３３と、ロークラッチ８’と、噛み合い対によるハイ側入力ギア２５とハイ側出力ギア２１と、噛み合い対によるミドル側入力ギア３４とミドル側出力ギア３５と、噛み合い対によるロー側入力ギア２４とロー側出力ギア２２と、により構成される。そして、モータ変速部分は、ハイクラッチ７’の締結による「ハイモード（高速段）」と、ミドルクラッチ３３の締結による「ミドルモード（中速段）」と、ロークラッチ８’の締結による「ローモード（低速段）」と、を切り替える３段変速機能を有する。
【００６２】
そして、最終出力軸２３において、図７に示すように、電気変速部分からのエンジン直行駆動トルクとモータ変速部分からのモータ駆動トルクが合成され、最終出力ギア３０に伝達された合成駆動トルクは、終減速ギアとデファレンシャル装置３１を介して、一対の駆動輪３２，３２へ伝達され、車速Ｖとされる。
【００６３】
図８は、実施例２のハイブリッドコントローラ４９にて実行される変速制御処理の流れを示すフローチャートである（変速制御手段）。以下、図８の各ステップについて説明する。なお、ステップS201、ステップS202は、図３のフローチャートのステップS101、ステップS102と同じ処理であるため、説明を省略する。
【００６４】
ステップS203では、ステップS202での低駆動力要求モードであるとの判断に続き、読み込まれた情報に基づき、変速段毎の変速機損失として、「ローモード」の選択時、ハイクラッチ７’とミドルクラッチ３３で生じるクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)と、「ミドルモード」の選択時、ハイクラッチ７’とロークラッチ８’で生じるクラッチ引き摺り損失PCL(Mid)と、「ハイモード」の選択時、ミドルクラッチ３３とロークラッチ８’で生じるクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)を計算し、ステップS204へ進む。なお、クラッチ引き摺り損失の計算手法は、実施例１と同様である。
【００６５】
ステップS204では、ステップS203でのクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)、PCL(Mid)、PCL(Hi)の計算に続き、読み込まれた情報に基づき、変速段毎のモータ損失として、「ローモード」の選択時、モータ動作点(モータの最大出力、最高回転数、最大トルク以内の範囲での動作点)におけるモータ損失PM(Lo)と、「ミドルモード」の選択時、モータ動作点(モータの最大出力、最高回転数、最大トルク以内の範囲での動作点)におけるモータ損失PM(Mid)と、「ハイモード」の選択時、モータ動作点(モータの最大出力、最高回転数、最大トルク以内の範囲での動作点)におけるモータ損失PM(Hi)を計算し、ステップS205へ進む。なお、モータ損失の計算手法は、実施例１と同様である。
【００６６】
ステップS205では、ステップS204でのモータ損失PM(Lo)、PM(Mid)、PM(Hi)の計算に続き、「ローモード」の選択時におけるクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)とモータ損失PM(Lo)の和｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝と、「ミドルモード」の選択時におけるクラッチ引き摺り損失PCL(Mid)とモータ損失PM(Mid)の和｛PCL(Mid)＋PM(Mid)｝と、「ハイモード」の選択時におけるクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)とモータ損失PM(Hi)の和｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝を算出し、その後、｛PCL(Lo)＋PM(Lo)｝と｛PCL(Mid)＋PM(Mid)｝と｛PCL(Hi)＋PM(Hi)｝のうち、何れが最小損失であるかを判断し、「ハイモード」選択時の損失が最小のときはステップS206へ進み、「ミドルモード」選択時の損失が最小のときはステップS208へ進み、「ローモード」選択時の損失が最小のときはステップS210へ進む。
【００６７】
ステップS206では、ステップS205でのHi損失最小であるとの判断に続き、現段階で選択されている変速モードが「ミドルモード」であるとき、「ミドルモード」から「ハイモード」へ変速したと仮定した場合、「ハイモード」における駆動力が、運転者に駆動力の不足感を与えないか否かを判断し、YES（運転者に駆動力の不足感を与えない）の場合はステップS207へ進み、NO（運転者に駆動力の不足感を与える）の場合はステップS208へ進む。なお、運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの詳しい判断手法については後述する。
【００６８】
ステップS207では、ステップS206での運転者に駆動力の不足感を与えないとの判断に続き、「ミドルモード」のときは「ハイモード」に変速し、「ハイモード」のときは「ハイモード」を維持し、リターンへ進む。
【００６９】
ステップS208では、ステップS205でのMid損失最小であるとの判断、あるいは、ステップS206での運転者に駆動力の不足感を与えるとの判断に続き、現段階で選択されている変速モードが「ローモード」であるとき、「ローモード」から「ミドルモード」へ変速したと仮定した場合、「ミドルモード」における駆動力が、運転者に駆動力の不足感を与えないか否かを判断し、YES（運転者に駆動力の不足感を与えない）の場合はステップS209へ進み、NO（運転者に駆動力の不足感を与える）の場合はステップS210へ進む。なお、運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの詳しい判断手法については後述する。
【００７０】
ステップS209では、ステップS208での運転者に駆動力の不足感を与えないとの判断に続き、「ローモード」のときは「ミドルモード」に変速し、「ミドルモード」のときは「ミドルモード」を維持し、リターンへ進む。
【００７１】
ステップS210では、ステップS205でのLo損失最小であるとの判断、あるいは、ステップS208での運転者に駆動力の不足感を与えるとの判断に続き、「ミドルモード」のときは「ローモード」に変速し、「ローモード」のときは「ローモード」を維持し、リターンへ進む。
【００７２】
ステップS211では、ステップS202での低駆動力要求モードではないとの判断に続き、車両情報(車速Vsp、アクセル開度APO(要求駆動力)、バッテリー充電量SOC等からある決められた変速マップの変速線に従って変速する（通常変速）、もしくは、クラッチ引き摺り損失とモータ損失の和が小さい方の変速モードを選択し、選択した変速モードに従って変速し（最小損失による変速）、リターンへ進む。
【００７３】
次に、作用を説明する。
実施例２のハイブリッド車両の制御装置における作用を、「運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの判断手法」、「変速制御作用」に分けて説明する。
【００７４】
［運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの判断手法］
図９に運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの判断の考え方を示す。
例えば、実施例２のように、有段変速機６’の変速段数が３段の場合、「ローモード」の選択時における動作点Ａは、車速Vsp1、駆動力TvLoとなり、「ミドルモード」の選択時における動作点Ｂは、車速Vsp1、駆動力TvMidとなり、「ミドルモード」の選択時における動作点Ｂ’は、車速Vsp2、駆動力TvMid'となり、「ハイモード」の選択時における動作点Ｃは、車速Vsp2、駆動力TvHiとなる。
【００７５】
したがって、車速Vsp1での「ローモード」の選択時、駆動力TvLoによる加速ＧLoは、
GLo＝(TvLo−走行抵抗)/(車重+車両慣性)/重力加速度ｇ2
となる。また、車速Vsp1での「ミドルモード」の選択時、駆動力TvMidによる加速ＧMidは、
GMid＝(TvMid−走行抵抗)/(車重+車両慣性)/重力加速度ｇ2
となる。したがって、両者の差が0.2Gであるとき、すなわち、
GLo−GMid＜0.2G
が成り立つとき、「ローモード」から「ミドルモード」に変速しても、運転者に対し加速時の駆動力不足を大きく感じさせないとする。ただし、この加速Ｇの判断しきい値0.2Gは、車両や目標動力性能によって変わるものとする。
【００７６】
また、車速Vsp2での「ミドルモード」の選択時、駆動力TvMid'による加速ＧMid'は、
GMid'＝(TvMid'−走行抵抗)/(車重+車両慣性)/重力加速度ｇ2
となる。また、車速Vsp2での「ハイモード」の選択時、駆動力TvHiによる加速ＧHiは、
GHi＝(TvHi−走行抵抗)/(車重+車両慣性)/重力加速度ｇ2
となる。したがって、両者の差が0.2Gであるとき、すなわち、
GMid'−GHi＜0.2G
が成り立つとき、「ミドルモード」から「ハイモード」に変速しても、運転者に対し加速時の駆動力不足を大きく感じさせないとする。ただし、この加速Ｇの判断しきい値0.2Gは、車両や目標動力性能によって変わるものとする。
【００７７】
［変速作用］
変速作用を、図８のフローチャートに基づき説明する。
まず、走行時であって、低駆動力要求モードでないときは、図８のフローチャートにおいて、ステップS201→ステップS202→ステップS211→リターンへと進む流れが繰り返される。
したがって、ステップS211では、車速Vsp、アクセル開度APO、バッテリー充電量SOC等に基づいて、ある決められた変速マップの変速線に従って変速する通常変速が行われる。もしくは、「ハイモード」、「ミドルモード」、「ローモード」のうち、クラッチ引き摺り損失とモータ損失の和が小さい変速モードを選択し、選択した変速モードに従って変速する最小損失による変速が行われる。
【００７８】
一方、走行時であって、低駆動力要求モードであるときは、図８のフローチャートにおいて、ステップS201→ステップS202→ステップS203→ステップS204→ステップS205へと進む。そして、ステップS205にてLo損失最小と判断されると、ステップS205からステップS210へと進み、判断時に選択されている変速モードが「ローモード」であれば、「ローモード」が維持され、判断時に選択されている変速モードが「ミドルモード」であれば、「ローモード」への変速が行われる。
【００７９】
ステップS205にてMid損失最小と判断されると、ステップS205からステップS208へ進み、ステップS208にて、現段階にて「ローモード」が選択されているとき、「ミドルモード」に変速した場合に運転者に駆動力の不足感を与えないか否かが判断される。そして、駆動力不足感を与えるときは、ステップS208からステップS210へ進み、ステップS205でのMid損失最小判断にかかわらず、「ローモード」の選択が維持される。また、ステップS208にて、駆動力不足感を与えないと判断されると、ステップS208からステップS209へ進み、ステップS205でのMid損失最小判断に従って「ローモード」から「ミドルモード」へ変速される。なお、現段階にて「ミドルモード」が選択されているときには、ステップS208からステップS209へ進み、「ミドルモード」の選択が維持される。
【００８０】
ステップS205にてHi損失最小と判断されると、ステップS205からステップS206へ進み、ステップS206にて、現段階にて「ミドルモード」が選択されているとき、「ハイモード」に変速した場合に運転者に駆動力の不足感を与えないか否かが判断される。そして、駆動力不足感を与えるときは、ステップS206からステップS208へ進み、ステップS205でのHi損失最小判断にかかわらず、「ミドルモード」の選択が維持される。また、ステップS206にて、駆動力不足感を与えないと判断されると、ステップS206からステップS207へ進み、ステップS205でのHi損失最小判断に従って「ミドルモード」から「ハイモード」へ変速される。なお、現段階にて「ハイモード」が選択されているときには、ステップS206からステップS207へ進み、「ハイモード」の選択が維持される。
【００８１】
上記のように、実施例２の変速制御では、「ローモード」と「ハイモード」の各変速段における有段変速機６のクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)，PCL(Mid)，PCL(Hi)を予測し（ステップS203）、各変速段における第２モータジェネレータ５のモータ損失PM(Lo)，PM(Mid)，PM(Hi)を予測し（ステップS204）、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)とモータ損失PM(Lo)の和と、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Mid)とモータ損失PM(Mid)の和と、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)とモータ損失PM(Hi)の和のうち、基本的に最小となる変速段を選択し（ステップS205）、選択した変速段が現変速段と異なるとき選択した変速段へ変速するようにしている（ステップS207,ステップS209,ステップS210）。
したがって、ハイブリッド車両において、エンジン１の燃料消費量と第２モータジェネレータ５の電力消費量を合わせた駆動エネルギー消費量が少なく抑えられる。
【００８２】
さらに、実施例２の変速制御では、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Lo)とモータ損失PM(Lo)の和と、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Mid)とモータ損失PM(Mid)の和と、予測したクラッチ引き摺り損失PCL(Hi)とモータ損失PM(Hi)の和のうち、最小となる変速段を判断すると共に（ステップS205）、「ローモード」の駆動力TvLoによる加速ＧLoと「ミドルモード」の駆動力TvMidによる加速ＧMidの差（GLo−GMid）が所定値（例えば、0.2G）以内かどうかを判断し（ステップS208）、（GLo−GMid）＞0.2Gであれば「ミドルモード」の選択を禁止し（ステップS208→ステップS210）、（GLo−GMid）≦0.2Gであれば「ミドルモード」の選択を実行するようにしている（ステップS208→ステップS209）。また、「ミドルモード」の駆動力TvMid'による加速ＧMid'と「ハイモード」の駆動力TvHiによる加速ＧHiの差（GMid'−GHi）が所定値（例えば、0.2G）以内かどうかを判断し（ステップS206）、（GMid'−GHi）＞0.2Gであれば「ハイモード」の選択を禁止し（ステップS206→ステップS208）、（GMid'−GHi）≦0.2Gであれば「ハイモード」の選択を実行するようにしている（ステップS206→ステップS207）。
したがって、変速に伴って運転者に駆動力不足感を与えることを抑えつつ、駆動エネルギーの消費量を低減することができる。
【００８３】
以上、本発明の電動車両の制御装置を実施例１及び実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００８４】
実施例１では、有段変速機６の変速要素として、摩擦クラッチ７（ウェットクラッチ）とドグクラッチ８を用いる例を示した。また、実施例２では、有段変速機６’の変速要素として、半締結可能な摩擦係合装置であるウェットクラッチによるハイクラッチ７’、ミドルクラッチ３３、ロークラッチ８’を用いる例を示した。しかし、噛み合い係合装置としてのドグブレーキや半締結可能な摩擦係合装置としてのブレーキを用いる例も含む。さらに、有段変速機６，６’として、実施例１，２に示す変速構造のものに限らず、クラッチおよびブレーキを使用して変速する遊星歯車等による他の変速機構であっても良い。
【００８５】
実施例１では、変速機損失として、クラッチ引き摺り損失を計算する例を示した。しかし、変速機損失として、クラッチ引き摺り損失以外に、ギア損失やベアリング損失等を含めるような例としても良い。
【００８６】
実施例１，２では、制御装置をエンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータを搭載したハイブリッド車両へ適用例を示したが、他の型式のハイブリッド車両、電気自動車、燃料電池車等の他の電動車両に対しても本発明の制御装置を適用することができる。例えば、図１０に示すように、駆動系に、第２モータジェネレータ５と有段変速機６と左右駆動輪３２，３２を有する電気自動車に対しても適用することもできる。要するに、駆動系に、駆動モータと、有段変速機と、駆動輪を備えた電動車両であれば適用できる。
【符号の説明】
【００８７】
１ エンジン
２ ダンパー
３ 第１モータジェネレータ
４ オイルポンプ
５ 第２モータジェネレータ（駆動モータ）
６，６’ 変速機（有段変速機）
７ 摩擦クラッチ（変速要素）
７’ ハイクラッチ（変速要素）
３３ ミドルクラッチ（変速要素）
８ ドグクラッチ（変速要素）
８’ ロークラッチ（変速要素）
１０ 遊星歯車装置
３２ 駆動輪
４１ 第１インバータ
４２ 第２インバータ
４３ バッテリー
４４ 第１モータコントローラ
４５ 第２モータコントローラ
４６ エンジンコントローラ
４７，４７’ トランスミッションコントローラ
４８ バッテリーコントローラ
４９ ハイブリッドコントローラ
４９’ 統合コントローラ
５０ アクセル開度センサ
５１ 車速センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動系の上流側から順に、駆動モータと、有段変速機と、駆動輪と、を備え、
前記有段変速機は、変速機構と変速要素を有し、変速条件が成立したとき、前記変速要素の締結・開放の掛け替え制御により選択された変速段へ変速する変速制御手段を備えた電動車両の制御装置において、
前記変速制御手段は、各変速段における前記有段変速機の変速機損失を予測し、各変速段における前記駆動モータのモータ損失を予測し、予測した変速機損失とモータ損失の和が最小となる変速段を選択し、選択した変速段が現変速段と異なるとき選択した変速段へ変速することを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載された電動車両の制御装置において、
前記変速制御手段は、予測した変速機損失とモータ損失の和が最小となる変速段を判断すると共に、現変速段での駆動力予測値と判断した変速段での駆動力予測値の差が所定値以内かどうかを判断し、駆動力予測値差が所定値を超えていれば損失和が最小となる変速段の選択を禁止し、駆動力予測値差が所定値以内であれば損失和が最小となる変速段の選択を実行することを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された電動車両の制御装置において、
前記変速制御手段は、前記モータ損失を、走行シーンと要求出力が等しいという条件で各変速段における前記駆動モータのモータ動作点を決め、モータ効率特性上での各モータ動作点での効率を用いて算出することを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項１】
駆動系の上流側から順に、駆動モータと、有段変速機と、駆動輪と、を備え、
前記有段変速機は、変速機構と変速要素を有し、変速条件が成立したとき、前記変速要素の締結・開放の掛け替え制御により選択された変速段へ変速する変速制御手段を備えた電動車両の制御装置において、
前記変速制御手段は、各変速段における前記有段変速機の変速機損失を予測し、各変速段における前記駆動モータのモータ損失を予測し、予測した変速機損失とモータ損失の和が最小となる変速段を選択し、選択した変速段が現変速段と異なるとき選択した変速段へ変速することを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載された電動車両の制御装置において、
前記変速制御手段は、予測した変速機損失とモータ損失の和が最小となる変速段を判断すると共に、現変速段での駆動力予測値と判断した変速段での駆動力予測値の差が所定値以内かどうかを判断し、駆動力予測値差が所定値を超えていれば損失和が最小となる変速段の選択を禁止し、駆動力予測値差が所定値以内であれば損失和が最小となる変速段の選択を実行することを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された電動車両の制御装置において、
前記変速制御手段は、前記モータ損失を、走行シーンと要求出力が等しいという条件で各変速段における前記駆動モータのモータ動作点を決め、モータ効率特性上での各モータ動作点での効率を用いて算出することを特徴とする電動車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２１００５０（Ｐ２０１０−２１００５０Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５８８３４（Ｐ２００９−５８８３４）
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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