JP2004176790A - ハイブリッド変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２個のモータ／ジェネレータの一方をトルク制御、他方を回転数制御する時の、トルクの飽和や回転数の飽和による予期せぬ変速を防止する。
【解決手段】Ｓ１では、モータ／ジェネレータＭＧ１をトルク制御して、モータ／ジェネレータＭＧ２を回転数制御する。Ｓ２で、回転数制御されているモータ／ジェネレータＭＧ２のトルクＴｍ２が上下限値間の値から外れた飽和状態になったと判定する場合、Ｓ３〜Ｓ５において、モータ／ジェネレータＭＧ１をトルク制御から回転数制御に切り替えて上記の飽和を回避すると共にモータ／ジェネレータＭＧ２を回転数制御からトルク制御に切り替える。Ｓ６で、上記の切り換えにより回転数制御されることになったモータ／ジェネレータＭＧ１のトルクＴｍ１が飽和状態であると判定する場合は、Ｓ７、Ｓ５およびＳ１において、モータ／ジェネレータＭＧ１を回転数制御からトルク制御に切り替えて上記の飽和を回避すると共にモータ／ジェネレータＭＧ２をトルク制御から回転数制御に切り替える。
【選択図】 図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン等の原動機とモータ／ジェネレータとを搭載したハイブリッド車両に有用なハイブリッド変速機、特に、これら原動機とモータ／ジェネレータとの間における差動装置により無段変速動作を行わせることが可能なハイブリッド変速機の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種ハイブリッド変速機としては、例えば特許文献１に記載のように、共線図上に配置される回転メンバとして４個の回転メンバを有した２自由度・４要素の差動装置を具え、これら回転メンバにそれぞれ原動機からの入力、駆動系への出力、および２個のモータ／ジェネレータを結合したものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３１０１３１号公報
【０００４】
このような差動装置を用いたハイブリッド変速機においては、出力の回転数（車速ＶＳＰ）が判っている場合、入力（エンジン）および２個のモータ／ジェネレータの３個の回転数のうちの１個を決定することにより他の回転メンバの全ての回転数が決まり、変速比も決まる。
その意味で、入力（エンジン）および２個のモータ／ジェネレータのうちの１つを回転数制御することは変速比を制御することに等価である。
一方、共線図上における４個の回転メンバのトルクに関する相関関係については、２つの回転メンバのトルクを決めることにより、回転速度関係によらず残る２つの回転メンバのトルク値が決まる。
【０００５】
ところで、トルク制御などの応答性や制御精度に関してはエンジンよりもモータ／ジェネレータの方が優れているため、
エンジンは例えば回転速度に応じた目標トルクを実現するような定トルク制御を行わせ、
変速比の制御に当っては一方のモータ／ジェネレータを、回転数検出手段により検出した実回転数が、目標変速比から決まる目標回転数に一致するよう回転数制御し、
変速機出力トルクの制御に当っては他方のモータを、トルク検出手段により検出した実トルクが、共線図上のトルクバランス式とエンジントルクから決まる目標トルクに一致するようトルク制御することが、先の特許文献１における ［００２２］−［００２６］に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように２つのモータ／ジェネレータのうち、一方のモータ／ジェネレータを回転数指令に応答させて回転数制御することにより変速比制御に用い、他方のモータ／ジェネレータをトルク指令に応答させてトルク制御することにより駆動力制御に用いる場合、以下のような問題がある。
【０００７】
つまり、回転数制御しているモータ／ジェネレータのトルクが予期せぬ外乱や計算誤差などにより変動し、目標変速比とそのときのトルクバランスを計算する段階ではトルク限界の範囲内に入るとされた場合でも、実際に制御した場合に当該モータ／ジェネレータのトルクがトルク限界を越えるような場合がある。
このとき当該モータ／ジェネレータの制御手段は、モータ／ジェネレータ自体の保護を目的として実トルクを限界値に制限するが、回転数制御のためのトルクが不足して回転数制御が不能になってしまう。
これにより変速比が目標の変速比からずれてしまうため、正確な駆動力制御が出来ないのはもとより、速度制御不能となったモータ／ジェネレータの回転数が上昇し、場合によっては所謂過回転状態になり、耐久性の点で不利益を被るという問題がある。
【０００８】
図８に示すような共線図で表されるハイブリッド変速機について上記の問題を以下に検証する。
なお図８は、共線図上に配置される回転メンバとして４個の回転メンバＳｓ，Ｒ，Ｃ，Ｓｄを有する４要素・２自由度の差動装置を具え、これら回転メンバのうち、共線図上の内側に位置する２個の回転メンバＲ，Ｃにそれぞれエンジン（ＥＮＧ）からの入力、および車輪駆動系への出力（Ｏｕｔ）を結合し、共線図上の外側に位置する２個の回転メンバＳｓ，Ｓｄにそれぞれ２個のモータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を結合したハイブリッド変速機の共線図で、
α，βは、差動装置を構成する遊星歯車組のギヤ比を、入出力間の距離を「１」とした場合の比として示し、
エンジンＥＮＧの回転数をＮｅ、トルクをＴｅで、また、変速機の出力回転数をＮｏ、トルクをＴｏで、更に、モータ／ジェネレータＭＧ１の回転数をＮｍ１、トルクをＴｍ１で、また、モータ／ジェネレータＭＧ２の回転数をＮｍ２、トルクをＴｍ２で示すものである。
【０００９】
エンジンＥＮＧを前記した通りトルク制御している間に、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のうち、モータ／ジェネレータＭＧ１をトルク制御することにより出力制御を行い、モータ／ジェネレータＭＧ２を回転数制御することにより無段変速を行っている場合につき考察する。
トルク制御中のエンジンＥＮＧの実トルクが外乱などにより、図８に示すごとくトルク指令よりｄＴｅだけ誤差を持ったとすると、モータ／ジェネレータＭＧ１のトルクＴｍ１はこの誤差を考慮していないトルク指令によりトルク制御されているので不変であるものの、上記の誤差によるトルクバランスの変化は出力トルクＴｏと、回転数制御中におけるモータ／ジェネレータＭＧ２のトルクに影響を及ぼす。
【００１０】
具体的には、出力トルクＴｏがｄＴｏ＝｛（１＋β）／β｝× ｄＴｅだけ増加し、モータ／ジェネレータＭＧ２のトルクＴｍ２がｄＴｍ２＝（１／β）× ｄＴｅだけ増加する。
このときモータ／ジェネレータＭＧ２のトルク増大分ｄＴｍ２により当該回転数制御中のモータ／ジェネレータのトルクが上限値および下限値間からはみ出して限界値を越えた飽和状態になると、モータ／ジェネレータＭＧ２は回転数Ｎｍ２を維持することができず、二点鎖線で例示するように低下する。
かかるモータ／ジェネレータＭＧ２の回転低下により、図８に実線で示すレバー（勾配が変速状態を表す）が出力回転数Ｎｏの周りに二点鎖線で示す方向へ回動される結果、エンジンＥＮＧの回転数Ｎｅが上昇してしまうため、出力トルクＴｏの増大により負荷によっては車両が加速されることとなり、実線で示すレバー状態から二点鎖線で示すレバー状態への予期せぬ変速を行ってしまうし、上記したように出力トルクＴｏもｄＴｏだけ増大して所望のものとは異なってしまう。
【００１１】
特に、前記の特許文献１に記載のようなハイブリッド変速機、つまり２個のモータ／ジェネレータを共通なバッテリにモータ駆動制御装置を介して接続し、変速比（＝エンジン回転数と出力回転数の比）に応じて一方のモータ／ジェネレータを発電機として用い、他方のモータ／ジェネレータをモータとして用いることによりバッテリへの充放電電力を小さく、或いは０にする（発電電力を全てモータ駆動に消費するダイレクト配電）ようにしたハイブリッド変速機にあっては、常に一方のモータ／ジェネレータが低速度で大トルク、他方のモータ／ジェネレータが高速度で低トルクとなる関係にあり、回転数制御中で低速度のモータ／ジェネレータのトルクが飽和し易く、また、トルク制御中で高速度のモータ／ジェネレータの回転数が飽和し易いことから、上記の問題が一層顕著になる。
【００１２】
上記の問題解決のため、上記変速比制御の誤差を検知してトルク制御されているモータ／ジェネレータＭＧ１のトルク指令を操作するなどの処置では、
（１）変速比の誤差が発生してからの対処であることから時間的に遅れが出るため、過渡的な変速比の変動を完全には防ぐことができず、燃費悪化や操作フィーリングの悪化などの問題が発生したり、
（２）上記の処置が通常の制御ループでの処理ではなく、付け加えた非線形な制御系であるため、動作の設計が困難であったり、
（３）付け加えた制御系の動作と、本来の駆動力制御との干渉を防ぐことが困難である、
といったような新たな問題が発生して、良好な解決策とはなり得ない。
【００１３】
本発明は、回転数制御中にトルクが飽和したモータ／ジェネレータをトルク制御に切り替えてトルクの飽和を解消すると共に、他方のモータ／ジェネレータはトルクの飽和に対して余裕があるから回転数制御に切り替え、これによりトルクの飽和に伴う前記予期せぬ変速に関した問題を解消し得るハイブリッド変速機の制御装置を提案することを目的とする。
【００１４】
なお前記の問題は、トルク制御中のモータ／ジェネレータの回転数が飽和した場合においても同様に生ずる。
この場合は、回転数制御しているモータ／ジェネレータの回転数指令を、トルク制御しているモータ／ジェネレータの実回転数が飽和しないように逆算して補正するといった付加的な制御則を用いて問題解決を図る必要があるが、
本発明はこれに代えて、トルク制御中に回転数が飽和したモータ／ジェネレータを回転数制御に切り替えることにより回転数の飽和を解消すると共に、他方のモータ／ジェネレータは回転数の飽和に対して余裕があるからトルクに切り替え、これにより回転数の飽和に伴う予期せぬ変速に関した問題を解消し得るハイブリッド変速機の制御装置をも提案することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前者の目的のため本発明によるハイブリッド変速機の制御装置は、請求項１に記載のごとく、
前記した型式のハイブリッド変速機において、
回転数制御されている一方のモータ／ジェネレータのトルクがトルク限界を超えて飽和するとき、このモータ／ジェネレータを回転数制御からトルク制御に切り替え、
同時に、トルク制御されていた他方のモータ／ジェネレータをトルク制御から回転数制御に切り替えるよう構成したものである。
【００１６】
後者の目的のため本発明によるハイブリッド変速機の制御装置は、請求項３に記載のごとく、
前記した型式のハイブリッド変速機において、
トルク制御されている他方のモータ／ジェネレータの回転数が回転数限界を超えて飽和するとき、このモータ／ジェネレータをトルク制御から回転数制御に切り替え、
同時に、回転数制御されていた一方のモータ／ジェネレータをトルク制御に切り替えるよう構成したものである。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明によれば、回転数制御中にトルクが飽和したモータ／ジェネレータを回転数制御からトルク制御に切り替えて出力制御に資するからトルクの飽和を解消することができる。
同時に、トルク制御中のモータ／ジェネレータは変速制御用に回転数制御に切り替えるが、このモータ／ジェネレータはトルクの飽和に対して余裕があるからトルクの飽和を生ずることはない。
よって何れのモータ／ジェネレータもトルクの飽和を生ずることがなく、トルクの飽和に伴う前記した予期せぬ変速に関する問題を解消することができる。
【００１８】
請求項３に記載の本発明によれば、トルク制御中に回転数が飽和したモータ／ジェネレータをトルク制御から回転数制御に切り替えて変速制御に資するから回転数の飽和を解消することができる。
同時に、回転数制御中のモータ／ジェネレータは出力制御用にトルク制御に切り替えるが、このモータ／ジェネレータは回転数の飽和に対して余裕があるから回転数の飽和を生ずることはない。
よって何れのモータ／ジェネレータも回転数の飽和を生ずることがなく、回転数の飽和に伴う予期せぬ変速に関した問題を解消することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態になる制御装置を適用可能なハイブリッド変速機を例示し、これを本実施の形態においては、前輪駆動車（ＦＦ車）用のトランスアクスルとして用いるのに有用な以下に詳述する構成となす。
【００２０】
図において１は変速機ケースを示し、該変速機ケース１の軸線方向（図の左右方向）右側（エンジンＥＮＧに近い前側）にラビニョオ型プラネタリギヤセット２を、また図の左側（エンジンＥＮＧから遠い後側）に例えば複合電流２層モータ４を可とするモータ／ジェネレータ組を内蔵する。
これらラビニョオ型プラネタリギヤセット２および複合電流２層モータ４は変速機ケース１の主軸線上に同軸に配置するが、この主軸線からオフセットさせて平行に配置したカウンターシャフト５およびディファレンシャルギヤ装置６をも変速機ケース１内に内蔵させる。
【００２１】
ラビニョオ型プラネタリギヤセット２は、ロングピニオンＰ１およびリングギヤＲを共有するシングルピニオン遊星歯車組７およびダブルピニオン遊星歯車組８の組み合わせになり、シングルピニオン遊星歯車組７はサンギヤＳｓにロングピニオンＰ１を噛合させた構造とし、ダブルピニオン遊星歯車組８はサンギヤＳｄ、リングギヤＲおよびロングピニオンＰ１の他に、大径のショートピニオンＰ２を具え、ショートピニオンＰ２をサンギヤＳｄおよびリングギヤＲに噛合させると共にロングピニオンＰ１にも噛合させた構造とする。
そして遊星歯車組７，８のピニオンＰ１，Ｐ２を全て、共通なキャリアＣにより回転自在に支持する。
【００２２】
以上の構成になるラビニョオ型プラネタリギヤセット２は、サンギヤＳｄ、サンギヤＳｓ、リングギヤＲ、およびキャリアＣの４個の回転メンバを主たる要素とし、これら４個の回転メンバのうち２個のメンバの回転速度を決定すると他のメンバの回転速度が決まる２自由度の差動装置を構成する。
そして４個の回転メンバの回転速度順は、図２の共線図により示した通りサンギヤＳｓ、リングギヤＲ、キャリアＣ、サンギヤＳｄの順番である。
なお差動装置は、本実施の形態で用いるラビニョオ型プラネタリギヤセット２に限られず、任意のものを用いることができるのは言うまでもない。
【００２３】
複合電流２層モータ４は、内側ロータ４ｒｉと、これを包囲する環状の外側ロータ４ｒｏとを、変速機ケース１内に同軸に回転自在に支持して具え、これら内側ロータ４ｒｉおよび外側ロータ４ｒｏ間における環状空間に同軸に配置した環状ステ−タ４ｓを変速機ケース１に固設して構成する。
環状コイル４ｓと外側ロータ４ｒｏとで外側のモータ／ジェネレータである第１のモータ／ジェネレータＭＧ１を構成し、環状コイル４ｓと内側ロータ４ｒｉとで内側のモータ／ジェネレータである第２のモータ／ジェネレータＭＧ２を構成する。
ここでモータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２はそれぞれ、 複合電流をモータ側が負荷として供給される時は供給電流に応じた個々の方向の、また供給電流に応じた個々の速度（停止を含む）の回転を出力するモータとして機能し、複合電流を発電機側が負荷として印加した時は外力による回転に応じた電力を発生する発電機として機能する。
【００２４】
ラビニョオ型プラネタリギヤセット２の上記した４個の回転メンバには、回転速度順に、つまり図２の共線図にも示したがサンギヤＳｓ、リングギヤＲ、キャリアＣ、サンギヤＳｄの順に、第１モータ／ジェネレータＭＧ１、原動機であるエンジンＥＮＧ、ディファレンシャギヤ装置６を含む車輪駆動系への出力（Ｏｕｔ）、第２モータ／ジェネレータＭＧ２をそれぞれ結合する。
【００２５】
この結合を図１に基づき以下に詳述するに、リングギヤＲを上記の通りエンジン（ＥＮＧ）回転が入力される入力要素とするため、このリングギヤＲをクラッチ３を介してエンジンクランクシャフト９に結合する。
サンギヤＳｄは軸１１を介して第２モータ／ジェネレータＭＧ２の内側ロータ４ｒｉに結合し、軸１１を包套する中空軸１２を介してサンギヤＳｓを第１モータ／ジェネレータＭＧ１の外側ロータ４ｒｏに結合する。
【００２６】
キャリアＣを前記のごとく、車輪駆動系（Ｏｕｔ）へ回転を出力する出力要素とするため、このキャリアＣに中空軸１３を介して出力歯車１４を結合し、これをカウンターシャフト５上のカウンター歯車１５に噛合させる。
カウンターシャフト５には別にファイナルドライブピニオン１６を一体的に設け、これを、ディファレンシャルギヤ装置６に設けたファイナルドライブリングギヤ１７に噛合させる。
変速機からの出力回転は、ファイナルドライブピニオン１６およびファイナルドライブリングギヤ１７により構成されるファイナルドライブギヤ組を経てディファレンシャルギヤ装置６に至り、このディファレンシャルギヤ装置により左右駆動輪１８に分配されるものとする。
【００２７】
上記の構成になるハイブリッド変速機は図２に示すような共線図により表すことができ、この共線図の横軸は遊星歯車組７，８のギヤ比により決まる回転メンバ間の距離比、つまりリングギヤＲおよびキャリアＣ間の距離を１とした時のサンギヤＳｓおよびリングギヤＲ間の距離の比をαで示し、キャリアＣおよびサンギヤＳｄ間の距離をβで示したものである。
また共線図の縦軸は、各回転メンバの回転速度、つまりリングギヤＲへのエンジン回転数Ｎｅ、サンギヤＳｓ（モータ／ジェネレータＭＧ１）の回転数Ｎｍ１、キャリアＣからの出力（Ｏｕｔ）回転数Ｎｏ、およびサンギヤＳｄ（モータ／ジェネレータＭＧ２）の回転数Ｎｍ２を示し、２個の回転メンバの回転速度が決まれば他の２個の回転メンバの回転速度が決まる。
図２において回転バランス式は、（Ｎｍ１−Ｎｏ）：（Ｎｅ−Ｎｏ）＝（１＋α）：１および（Ｎｅ−Ｎｍ２）：（Ｎｅ−Ｎｏ）＝（１＋β）：１で表され、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２はそれぞれ、エンジン回転数Ｎｅおよび出力回転数Ｎｏから次式の回転バランス式により求めることができる。
Ｎｍ１＝（１＋α）Ｎｅ−α・Ｎｏ・・・（１）
Ｎｍ２＝（１＋β）Ｎｏ−β・Ｎｅ・・・（２）
【００２８】
図２には更に、その縦軸方向のベクトルとして、各回転メンバに働くエンジントルクＴｅ、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍ１，Ｔｍ２、および出力（Ｏｕｔ）トルクＴｏを示した。
ここで、リングギヤＲに結合した入力回転系はエンジンＥＮＧが存在するためその回転イナーシャが大きく、またキャリアＣに結合した出力（Ｏｕｔ）回転系も車輪やディファレンシャルギヤ装置などが存在するためその回転イナーシャが大きいことから、共線図上におけるレバー重心Ｇは図２に示すごとく、イナーシャが大きなリングギヤＲ（エンジンＥＮＧ）およびキャリアＣ（出力Ｏｕｔ）間に位置し、この位置を以下ではサンギヤＳｓからの距離Ｘｇｃとして示す。
【００２９】
定常状態を維持（車速一定で目標駆動トルクを実現）するためには、４個の回転メンバに働くトルクによる並進運動γおよび回転運動δが共に０であることである。
つまり並進運動γについては、Ｔｍ１＋Ｔｅ＋Ｔｍ２＝Ｔｏが成立し、また回転運動δについては、（α＋１）Ｔｍ１＋Ｔｅ＝βＴｍ２が成立することである。
これら２式を解いて、図２の共線図におけるトルクバランス式は次式で表される。
Ｔｍ１＝−｛βＴｏ−（１＋β）Ｔｅ｝／（α＋１＋β）・・・（３）
Ｔｍ２＝−｛（１＋α）Ｔｏ−α・Ｔｅ｝（α＋１＋β）・・・（４）
【００３０】
なお図１ではモータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を複合電流２層モータとして構成したが、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２はこれに限られず、個々のロータおよびステータ組で構成し、これらの組を相互に径方向へオフセットさせて配置することができる。
【００３１】
上記したハイブリッド変速機の変速制御システムは図３に示すごとく、ハイブリッドコントローラ２１を具え、このハイブリッドコントローラ２１は目標エンジントルクｔＴｅに関する指令をエンジンコントローラ２２に供給し、エンジンコントローラ２２はエンジンＥＮＧを当該目標トルクが発生するよう運転させる。
【００３２】
ハイブリッドコントローラ２１は更に、モータ／ジェネレータＭＧ１のトルク指令ｔＴｍ１’およびモータ／ジェネレータＭＧ２の回転数指令ｔＮｍ２’の組み合わせに関する信号、またはモータ／ジェネレータＭＧ１の回転数指令ｔＮｍ１’およびモータ／ジェネレータＭＧ２のトルク指令ｔＴｍ１’の組み合わせに関する信号をモータコントローラ２３に供給し、モータコントローラ２３はインバータ２４およびバッテリ２５によりモータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ、上記したトルク指令および回転数指令の組み合わせが達成されるよう制御する。
【００３３】
これがためハイブリッドコントローラ２１には、アクセルペダル踏み込み量からアクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ２６からの信号と、車速ＶＳＰを検出する車速センサ２７からの信号と、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の実トルクＴｍ１，Ｔｍ２を検出するトルク検出手段２８，２９からの信号と、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の実回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を検出する回転検出手段３０，３１からの信号と、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転センサ３２からの信号とを入力する。
なお、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク検出手段２８，２９および回転検出手段３０，３１からの信号は更にモータコントローラ２３にも供給し、モータコントローラ２３がこれら検出手段からの信号と上記したトルク指令および回転数指令との間における偏差に応じたフィードバック制御により当該指令が達成されるようになす。
ハイブリッドコントローラ２１は上記の入力情報を基に、図４にブロック線図で示す処理を行ってハイブリッド変速機の制御を以下のごとくに行う。
【００３４】
図４における目標駆動トルク演算部４１は、アクセル開度ＡＰＯおよび車速ＶＳＰから運転者要求している車輪の目標駆動トルクｔＴｄを周知のマップ検索などの手法により求める。
目標エンジン（原動機）出力演算部４２は、車速ＶＳＰに車輪タイヤ半径などで決まる定数Ｋｒを掛けて車輪駆動軸回転数Ｎｄを求め、乗算器４２ａで車輪駆動軸回転数Ｎｄと上記目標駆動トルクｔＴｄとの乗算により車輪の目標駆動力ｔＰｖを算出し、これにモータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の損失分を加算して目標エンジン出力ｔＰｅを求める。
なお、目標エンジン出力ｔＰｅの算出に当たっては、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の損失分に加えて、必要に応じラビニョオ型プラネタリギヤセット２の伝動ロス分をも加算することができる。
【００３５】
エンジン（原動機）動作点決定部４３は、目標エンジン（原動機）出力ｔＰｅを発生させるための目標エンジン（原動機）トルクｔＴｅおよび目標エンジン（原動機）回転数ｔＮｅの組み合わせとしてエンジン動作点（ｔＴｅ，ｔＮｅ）を決定する。
かかるエンジン動作点の決定に際し好ましくは、図５に例示するエンジン性能線図を基に目標エンジン出力ｔＰｅを最低燃費で発生させるエンジントルクＴｅおよびエンジン回転数Ｎｅの組み合わせをエンジン動作点（ｔＴｅ，ｔＮｅ）とする最適燃費制御を用いるのが良い。
【００３６】
図５は、エンジン出力ごとにこれを発生するエンジントルクＴｅおよびエンジン回転数Ｎｅの組み合わせを等馬力線として示し、各等馬力線上にあって対応するエンジン出力を最低燃費で発生させるエンジントルクＴｅおよびエンジン回転数Ｎｅの組み合わせをＡ，Ｂ点により示し、各等馬力線上の最低燃費点Ａ，Ｂを結ぶ線を最適燃費線として示す。
図５を基に最適燃費制御によりエンジン動作点（ｔＴｅ，ｔＮｅ）を求めるに際しては、目標エンジン出力ｔＰｅに対応する等馬力線と最適燃費線との交点を例えばＡ点のように決定し、当該点に対応するエンジントルクＴｅおよびエンジン回転数Ｎｅの組み合わせをエンジン動作点（ｔＴｅ，ｔＮｅ）と定める。
【００３７】
第１モータ／ジェネレータ目標トルク演算部４４は、目標駆動トルクｔＴｄをファイナルギヤ比Ｇｆで除算して求め得る変速機目標出力トルクｔＴｏ、および上記の目標エンジントルクｔＴｅから、第１モータ／ジェネレータＭＧ１の目標トルクｔＴｍ１を、前記（３）式に対応する次のトルクバランス式
ｔＴｍ１＝｛β・ｔＴｏ−（１＋β）ｔＴｅ｝／（α＋１＋β）・・・（５）
の演算により求める。
また第２モータ／ジェネレータ目標トルク演算部４５は、同じく変速機目標出力トルクｔＴｏおよび目標エンジントルクｔＴｅから、第２モータ／ジェネレータＭＧ２の目標トルクｔＴｍ２を、前記（４）式に対応する次のトルクバランス式
ｔＴｍ２＝｛（１＋α）ｔＴｏ−α・ｔＴｅ｝／（α＋１＋β）・・・（６）
の演算により求める。
【００３８】
第２モータ／ジェネレータ目標回転数演算部４６は、車輪駆動軸回転数Ｎｄにファイナルギヤ比Ｇｆを掛けて求め得る変速機出力回転数Ｎｏ、および前記目標エンジン回転数ｔＮｅから、第２モータ／ジェネレータＭＧ２の目標回転数ｔＮｍ２を、前記（２）式に対応する次の回転バランス式
ｔＮｍ２＝（１＋β）Ｎｏ−β・ｔＮｅ・・・（７）
の演算により求める。
第１モータ／ジェネレータ目標回転数演算部４７は、同じく変速機出力回転数Ｎｏおよび目標エンジン回転数ｔＮｅから、第１モータ／ジェネレータＭＧ１の目標回転数ｔＮｍ１を、前記（１）式に対応する次の回転バランス式
ｔＮｍ１＝（１＋α）ｔＮｅ−α・Ｎｏ・・・（８）
の演算により求める。
【００３９】
モータ／ジェネレータ制御指令演算部４８は、図６に示す処理により、モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の何れをトルク制御して、何れを回転数制御すべきかを決定し、その結果に応じ、
モータ／ジェネレータＭＧ１をトルク制御して、モータ／ジェネレータＭＧ２を回転数制御すべきなら、後述するごとくに演算するモータ／ジェネレータＭＧ１のトルク指令ｔＴｍ１’およびモータ／ジェネレータＭＧ２の回転数指令ｔＮｍ２’の組み合わせに関する信号を図３のモータコントローラ２３に供給し、
モータ／ジェネレータＭＧ１を回転数制御して、モータ／ジェネレータＭＧ２をトルク制御すべきなら、後述するごとくに演算するモータ／ジェネレータＭＧ１の回転数指令ｔＮｍ１’およびモータ／ジェネレータＭＧ２のトルク指令ｔＴｍ１’の組み合わせに関する信号を図３のモータコントローラ２３に供給する。
【００４０】
図６のステップＳ１においては、モータ／ジェネレータＭＧ１をトルク制御して、モータ／ジェネレータＭＧ２を回転数制御するよう、トルク指令ｔＴｍ１’に第１モータ／ジェネレータＭＧ１の目標トルクｔＴｍ１をセットすると共に回転数指令ｔＮｍ２’に第２モータ／ジェネレータＭＧ２の目標回転数ｔＮｍ２をセットして、第１モータ／ジェネレータＭＧ１のトルク指令ｔＴｍ１’および第２モータ／ジェネレータＭＧ２の回転数指令ｔＮｍ２’に関する組み合わせを図３のモータコントローラ２３に供給する。
【００４１】
次のステップＳ２では、上記のようにして回転数制御されているモータ／ジェネレータＭＧ２のトルクＴｍ２が上下限値間の値から外れた飽和状態になったか否かを判定し、飽和状態でなければ前記した予期せぬ変速の問題を生じないから、ステップＳ１でのモータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御を継続して、引き続きダイレクト配電を行う。
ステップＳ２でモータ／ジェネレータＭＧ２のトルクＴｍ２が飽和していると判定する場合は、ステップＳ３〜ステップＳ５において、モータ／ジェネレータＭＧ１をトルク制御から回転数制御に切り替えると共にモータ／ジェネレータＭＧ２を回転数制御からトルク制御に切り替える。
【００４２】
モータ／ジェネレータＭＧ１をトルク制御から回転数制御に切り替えるに当たっては、先ずステップＳ３で、モータ／ジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を回転数指令ｔＮｍ１’の初期値としてモータ／ジェネレータＭＧ１の回転数制御を開始させ、ステップＳ４で、モータ／ジェネレータＭＧ１の回転数が当該初期値から滑らかに目標回転数ｔＮｍ１になるような回転数指令ｔＮｍ１’を演算して図３のモータコントローラ２３に供給する。
モータ／ジェネレータＭＧ２を回転数制御からトルク制御に切り替えるに当たっては、先ずステップＳ３で、モータ／ジェネレータＭＧ２のトルクＴｍ２をトルク指令ｔＴｍ２’の初期値としてモータ／ジェネレータＭＧ２のトルク制御を開始させ、ステップＳ４で、モータ／ジェネレータＭＧ２のトルクが当該初期値から滑らかに目標トルクｔＴｍ２になるようなトルク指令ｔＴｍ２’を演算して図３のモータコントローラ２３に供給する。
【００４３】
かかるランプ制御により、モータ／ジェネレータＭＧ１の回転数指令ｔＮｍ１’が目標回転数ｔＮｍ１になり、且つ、モータ／ジェネレータＭＧ２のトルク指令ｔＴｍ２’が目標トルクｔＴｍ２になった後は、ステップＳ５において、モータ／ジェネレータＭＧ１を回転数制御して、モータ／ジェネレータＭＧ２をトルク制御するため、回転数指令ｔＮｍ１’に第１モータ／ジェネレータＭＧ１の目標回転数ｔＮｍ１をセットすると共にトルク指令ｔＴｍ２’に第２モータ／ジェネレータＭＧ２の目標トルクｔＴｍ２をセットして、第１モータ／ジェネレータＭＧ１の回転数指令ｔＮｍ１’および第２モータ／ジェネレータＭＧ２のトルク指令ｔＴｍ２’に関する組み合わせを図３のモータコントローラ２３に供給する。
【００４４】
ステップＳ６では、上記のように回転数制御されているモータ／ジェネレータＭＧ１のトルクＴｍ１が上下限値間の値から外れた飽和状態になったか否かを判定し、飽和状態でなければ前記した予期せぬ変速の問題を生じないから、ステップＳ５でのモータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の制御を継続して、引き続きダイレクト配電を行う。
ステップＳ６でモータ／ジェネレータＭＧ１のトルクＴｍ１が飽和していると判定する場合は、ステップＳ７、ステップＳ５およびステップＳ１において、モータ／ジェネレータＭＧ１を回転数制御からトルク制御に切り替えて戻すと共にモータ／ジェネレータＭＧ２をトルク制御から回転数制御に切り替えて戻す。
【００４５】
モータ／ジェネレータＭＧ１を回転数制御からトルク制御に切り替えるに当たっては、先ずステップＳ７で、モータ／ジェネレータＭＧ１のトルクＴｍ１をトルク指令ｔＴｍ１’の初期値としてモータ／ジェネレータＭＧ１のトルク制御を開始させ、ステップＳ８で、モータ／ジェネレータＭＧ１のトルクが当該初期値から滑らかに目標トルクｔＴｍ１になるようなトルク指令ｔＴｍ１’を演算して図３のモータコントローラ２３に供給する。
モータ／ジェネレータＭＧ２をトルク制御から回転数制御に切り替えるに当たっては、先ずステップＳ７で、モータ／ジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を回転数指令ｔＮｍ２’の初期値としてモータ／ジェネレータＭＧ２の回転数制御を開始させ、ステップＳ８で、モータ／ジェネレータＭＧ２の回転数が当該初期値から滑らかに目標回転数ｔＮｍ２になるような回転数指令ｔＮｍ２’を演算して図３のモータコントローラ２３に供給する。
【００４６】
かかるランプ制御により、モータ／ジェネレータＭＧ１のトルク指令ｔＴｍ１’が目標回転数ｔＴｍ１になり、且つ、モータ／ジェネレータＭＧ２の回転数指令ｔＮｍ２’が目標回転数ｔＮｍ２になった後は、ステップＳ１において、モータ／ジェネレータＭＧ１をトルク制御して、モータ／ジェネレータＭＧ２を回転数制御するため、トルク指令ｔＴｍ１’に第１モータ／ジェネレータＭＧ１の目標トルクｔＴｍ１をセットすると共に回転数指令ｔＮｍ２’に第２モータ／ジェネレータＭＧ２の目標回転数ｔＮｍ２をセットして、第１モータ／ジェネレータＭＧ１のトルク指令ｔＴｍ１’および第２モータ／ジェネレータＭＧ２の回転数指令ｔＮｍ２’に関する組み合わせを図３のモータコントローラ２３に供給する。
【００４７】
以上のように、回転数制御しているモータ／ジェネレータのトルクが飽和した時（ステップＳ２、ステップＳ６）、該当するモータ／ジェネレータを回転数制御からトルク制御に切り替えて出力制御に供し、同時に他方のモータ／ジェネレータをトルク制御から回転数制御に切り替えて変速制御に供する場合、以下のような作用効果が奏し得られる。
図８につき前述したごとくモータ／ジェネレータＭＧ１をトルク制御し、モータ／ジェネレータＭＧ２を回転数制御している間にエンジンＥＮＧの実トルクが外乱などによりトルク指令よりｄＴｅだけ誤差を持ったことで、回転数制御されているモータ／ジェネレータＭＧ２のトルクＴｍ２がｄＴｍ２だけ増加して限界値を越えた飽和状態になった場合につき、上記モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２間での制御モードの切り替えによる作用効果を図９により説明する。
【００４８】
このとき制御モードの切り換えをせず、相変わらずモータ／ジェネレータＭＧ１をトルク制御し、モータ／ジェネレータＭＧ２を回転数制御する場合、前記したように図８に実線で示すレバー状態から二点鎖線で示すレバー状態への予期せぬ変速を行ってしまい、また、出力トルクＴｏもｄＴｏだけ増大して所望のものとは異なってしまうが、
図６につき前述した制御によれば、回転数制御しているモータ／ジェネレータＭＧ２のトルクＴｍ２が飽和する時（ステップＳ２）、このモータ／ジェネレータＭＧ２を回転数制御からトルク制御に切り替えると共に他方のモータ／ジェネレータＭＧ１をトルク制御から回転数制御に切り替えるため（ステップＳ３〜ステップＳ５）、トルクバランスは図８の状態から図９の状態に変化する。
つまり、エンジントルクの外乱などによる予期せぬ増大ｄＴｅが、モータ／ジェネレータＭＧ１のトルク変動ｄＴｍ１＝｛１／（１＋α）｝ｄＴｅと、出力トルクＴｏの変動ｄＴｏ＝｛α／（１＋α）｝ｄＴｅとによって吸収される。この場合モータ／ジェネレータＭＧ１が回転数制御を健全に続行できるので、レバー状態は図８の実線状態を移記した図９の実線状態に保たれ、エンジントルクの外乱などによる予期せぬ増大ｄＴｅによっても予期せぬ変速を生ずることがないし、出力トルクＴｏの変化を生ずることもなく、前記した従来の問題を解消することができる。
【００４９】
しかも本実施の形態においては、回転数制御からトルク制御に切り替えられるモータ／ジェネレータのトルク指令ｔＴｍ２’（ｔＴｍ１’）を、切り替え直前における当該モータ／ジェネレータの実トルクＴｍ２（Ｔｍ１）から目標トルクｔＴｍ２（ｔＴｍ１）に漸近させ（ステップＳ３，Ｓ４、ステップＳ７，Ｓ８）、トルク制御から回転数制御に切り替えられるモータ／ジェネレータの回転数指令ｔＮｍ１’（ｔＮｍ２’）を、切り替え直前における当該モータ／ジェネレータの実回転数Ｎｍ１（Ｎｍ２）から目標回転数ｔＮｍ１（ｔＮｍ２）に漸近させる（ステップＳ３，Ｓ４、ステップＳ７，Ｓ８）ため、
モータ／ジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が制御モード切り換えする時にトルクや回転数の急変を生ずることがなく、ショックの発生を回避することができる。
【００５０】
図７は、本発明の他の実施の形態を示す、図６に対応したモータ／ジェネレータ制御指令演算処理のためのフローチャートである。
図６においては、回転数制御しているモータ／ジェネレータのトルクが飽和した時、該当するモータ／ジェネレータを回転数制御からトルク制御に切り替えると同時に他方のモータ／ジェネレータをトルク制御から回転数制御に切り替えることとしたが、図７に示す本実施の形態おいては、トルク制御しているモータ／ジェネレータの回転数が飽和した時、該当するモータ／ジェネレータをトルク制御から回転数制御に切り替えると同時に他方のモータ／ジェネレータを回転数制御からトルク制御に切り替える。
【００５１】
これがため図７においては、図６におけるステップＳ２をステップＳ１２に置換し、ステップＳ６をステップＳ１６に置換するが、これら以外のステップは全て図６の対応するステップ（同符号にて示す）と同様の処理を行うものとする。ステップＳ１２においては、ステップＳ１でトルク制御されているモータ／ジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が、上下限値間の範囲を逸脱した飽和状態か否かをチェックし、飽和していなければ、ステップＳ１におけるモータ／ジェネレータＭＧ１のトルク制御およびモータ／ジェネレータＭＧ２の回転数制御を継続させ、飽和していればステップＳ３〜ステップＳ５で、モータ／ジェネレータＭＧ１をトルク制御から回転数制御に切り替え、モータ／ジェネレータＭＧ２を回転数制御からトルク制御に切り替える。
【００５２】
ステップＳ１６においては、上記制御モードの切り換えでトルク制御されているモータ／ジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍ２が、上下限値間の範囲を逸脱した飽和状態か否かをチェックし、飽和していなければ、ステップＳ５におけるモータ／ジェネレータＭＧ１の回転数制御およびモータ／ジェネレータＭＧ２のトルク制御を継続させ、飽和していればステップＳ７、ステップＳ８およびステップＳ１で、モータ／ジェネレータＭＧ２をトルク制御から回転数制御に切り替え、モータ／ジェネレータＭＧ１を回転数制御からトルク制御に切り替える。
【００５３】
本実施の形態によれば上記のごとく、トルク制御中に回転数が飽和したモータ／ジェネレータをトルク制御から回転数制御に切り替えて変速制御に供するから回転数の飽和を解消することができる。
同時に、回転数制御中のモータ／ジェネレータは出力制御用にトルク制御に切り替えるが、このモータ／ジェネレータは回転数の飽和に対して余裕があるから回転数の飽和を生ずることはない。
よって何れのモータ／ジェネレータも回転数の飽和を生ずることがなく、当該回転数の飽和によってもトルクの飽和時と同様な予期せぬ変速を生ずるところながら、かかる問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による制御装置を適用し得るハイブリッド変速機を例示する線図的構成図である。
【図２】同ハイブリッド変速機の回転バランス式およびトルクバランス式を求めるのに用いた共線図である。
【図３】同ハイブリッド変速機の制御システムを示すブロック線図である。
【図４】同制御システムにおけるハイブリッドコントローラが実行する変速制御の機能別ブロック線図である。
【図５】エンジンの最適燃費線を等出力線とともに例示するエンジンの性能線図である。
【図６】図４におけるモータ／ジェネレータ制御指令演算部が実行する制御プログラムのフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施の形態を示す、図６と同様なフローチャートである。
【図８】エンジントルクの予期せぬ増大に伴うハイブリッド変速機の予期せぬ変速の発生状況を示す共線図である。
【図９】同予期せぬ変速を、図６に示す処理によれば防止し得ることを説明するのに用いた共線図である。
【符号の説明】
１ 変速機ケース
２ ラビニョオ型プラネタリギヤセット（差動装置）
３ クラッチ
ＥＮＧ エンジン（原動機）
４ 複合電流２層モータ
ＭＧ１ 第１モータ／ジェネレータ
ＭＧ２ 第２モータ／ジェネレータ
７ シングルピニオン遊星歯車組
８ ダブルピニオン遊星歯車組
Ｓｄ サンギヤ
Ｓｓ サンギヤ
Ｐ１ ロングピニオン
Ｐ２ ショートピニオン
Ｒ リングギヤ
Ｃ キャリア
２１ ハイブリッドコントローラ
２２ エンジンコントローラ
２３ モータコントローラ
２４ インバータ
２５ バッテリ
２６ アクセル開度センサ
２７ 車速センサ
２８ 第１モータ／ジェネレータのトルク検出手段
２９ 第２モータ／ジェネレータのトルク検出手段
３０ 第１モータ／ジェネレータの回転検出手段
３１ 第２モータ／ジェネレータの回転検出手段
３２ エンジン回転センサ
４１ 目標駆動トルク演算部
４２ 目標エンジン出力演算部
４３ エンジン動作点決定部
４４ 第１モータ／ジェネレータ目標トルク演算部
４５ 第２モータ／ジェネレータ目標トルク演算部
４６ 第２モータ／ジェネレータ目標回転数演算部
４７ 第１モータ／ジェネレータ目標回転数演算部
４８ モータ／ジェネレータ制御指令演算部

Claims (4)

1. 共線図上に配置される回転メンバとして４個の回転メンバを有し、これら回転メンバのうち２個のメンバの回転状態を決定すると他のメンバの回転状態が決まる２自由度の差動装置を具え、前記回転メンバのうち、共線図上の内側に位置する２個の回転メンバにそれぞれ原動機からの入力、および駆動系への出力を結合し、共線図上の外側に位置する２個の回転メンバにそれぞれ２個のモータ／ジェネレータを結合し、これらモータ／ジェネレータのうち、一方のモータ／ジェネレータの回転数制御により無段変速を行い、他方のモータ／ジェネレータのトルク制御により出力制御を行うようにしたハイブリッド変速機において、
   前記回転数制御されている一方のモータ／ジェネレータのトルクがトルク限界を超えて飽和するとき、該一方のモータ／ジェネレータをトルク制御に切り替え、前記トルク制御されていた他方のモータ／ジェネレータを回転数制御に切り替えるよう構成したことを特徴とするハイブリッド変速機の制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド変速機の制御装置において、回転数制御からトルク制御に切り替えられる前記一方のモータ／ジェネレータのトルク指令値を、切り替え直前における該一方のモータ／ジェネレータの実トルクから目標トルクに漸近させ、トルク制御から回転数制御に切り替えられる前記他方のモータ／ジェネレータの回転数指令値を、切り替え直前における該他方のモータ／ジェネレータの実回転数から目標回転数に漸近させるよう構成したことを特徴とするハイブリッド変速機の制御装置。
3. 共線図上に配置される回転メンバとして４個の回転メンバを有し、これら回転メンバのうち２個のメンバの回転状態を決定すると他のメンバの回転状態が決まる２自由度の差動装置を具え、前記回転メンバのうち、共線図上の内側に位置する２個の回転メンバにそれぞれ原動機からの入力、および駆動系への出力を結合し、共線図上の外側に位置する２個の回転メンバにそれぞれ２個のモータ／ジェネレータを結合し、これらモータ／ジェネレータのうち、一方のモータ／ジェネレータの回転数制御により無段変速を行い、他方のモータ／ジェネレータのトルク制御により出力制御を行うようにしたハイブリッド変速機において、
   前記トルク制御されている他方のモータ／ジェネレータの回転数が回転数限界を超えて飽和するとき、該他方のモータ／ジェネレータを回転数制御に切り替え、前記回転数制御されていた一方のモータ／ジェネレータをトルク制御に切り替えるよう構成したことを特徴とするハイブリッド変速機の制御装置。
4. 請求項３に記載のハイブリッド変速機の制御装置において、トルク制御から回転数制御に切り替えられる前記他方のモータ／ジェネレータの回転数指令値を、切り替え直前における該他方のモータ／ジェネレータの実回転数から目標回転数に漸近させ、回転数制御からトルク制御に切り替えられる前記一方のモータ／ジェネレータのトルク指令値を、切り替え直前における該一方のモータ／ジェネレータの実トルクから目標トルクに漸近させるよう構成したことを特徴とするハイブリッド変速機の制御装置。

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