JP2019142365A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行抵抗を低減して電費や燃費の悪化を抑制することと、駆動要求に対する応答性の向上とを両立することのできるハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置において、コントローラは、ハイブリッド車両の要求駆動力と車速との少なくともいずれか一方を検出し、第２走行モードで走行している際の要求駆動力が予め定めた基準駆動力未満の場合であってかつ、車速が予め定めた基準車速未満の場合に、複数の摩擦係合機構の全てを解放するとともにクラッチを解放し（ステップＳ１０９）、第２走行モードで走行している際の要求駆動力が予め定めた基準駆動力以上の場合、もしくは、車速が予め定めた基準車速以上の場合に、複数の摩擦係合機構のいずれかを所定の変速段を設定する状態に係合させるとともにクラッチを解放する（ステップＳ１０７）ように構成されている。
【選択図】図７

Description

この発明は、駆動力源としてエンジンとモータ（もしくは発電機能のあるモータ）とを備え、エンジンとモータとの少なくとも一方の駆動力を使用して走行することのできるハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

この種のハイブリッド車両の一例が特許文献１に記載されている。そのハイブリッド車両は、駆動力源としてエンジンとモータとを備え、エンジンの出力側に有段式の自動変速機が連結され、その自動変速機と駆動輪との間の動力伝達経路にモータが設けられている。また、高車速であってかつアクセル開度が大きい場合には、自動変速機で所定の変速段を設定すると共にエンジンを駆動し、エンジンの出力によってハイブリッド車両を走行させるエンジン走行モードを設定するように構成されている。一方、低車速であってかつアクセル開度が小さい場合には、自動変速機をニュートラル状態に設定すると共にエンジンを停止し、モータの出力によって車両を走行させるモータ走行モードを設定するように構成されている。そのモータ走行モードでは、所定の変速段を形成するために係合される自動変速機の複数の係合機構のうち、いずれか１つの係合機構を解放状態にして疑似変速段を設定するようになっている。例えば、ハイブリッド車両の運転点あるいは領域が第３変速段に対応する運転領域にある場合には、第１変速段から第３変速段で共通して係合される係合機構を係合し、各変速段を形成するために係合される他の係合機構を解放する。こうすることにより、アクセル開度が増大してモータ走行モードからエンジン走行モードに切り替え、かつ、第３変速段から第２変速段にダウンシフトする場合には、第２変速段を形成する他の係合機構を速やかに係合できる、としている。

なお、特許文献２に記載された車両では、エンジンの出力側に、クラッチを介して有段式の自動変速機が連結され、その自動変速機の出力軸にモータが連結されている。また、その車両は、各種の走行状態を設定するように構成されており、例えば、クラッチを解放すると共にエンジンを停止し、モータの出力のみによって車両を走行させるＥＶ走行モードと、クラッチを係合しエンジンの出力のみによって車両を走行させるＥＧ走行モードと、クラッチを係合しエンジンの出力とモータの出力とによって車両を走行させるＨＶ走行モードとを設定できるように構成されている。さらに、車速が所定の車速以上である場合には、ＥＶ走行モードが設定されている場合であっても、自動変速機での変速段を車速とアクセル開度とに応じて変更するようになっている。

特開２０１０−８３３５１号公報 特開２０１３−６３７１５号公報

特許文献１に記載された構成では、モータ走行モードであっても、第１変速段から第３変速段で共通して係合される係合機構が係合されているため、当該係合機構を介して出力軸に連結されている歯車などの回転部材が駆動輪から伝達されるトルクによって回転させられる。すなわち、自動変速機を連れ回すことになるので、摩擦などによる動力損失によってエネルギ効率、燃費あるいは電費などが悪化してしまう可能性がある。また、モータ走行モードでは、エンジンと共に機械式オイルポンプが停止しているから、連れ回されている自動変速機の潤滑のために電動オイルポンプを駆動することになり、いわゆる電費が悪化してしまう可能性がある。なお、特許文献２に記載された構成では、ＥＶ走行モードが設定されている場合であっても自動変速機で所定の変速段が設定されるため、特許文献１と同様の課題がある。

この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、走行抵抗を低減して電費や燃費の悪化を抑制することと、駆動要求に対する応答性の向上とを両立することのできるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンと、複数の摩擦係合機構の係合および解放の状態に応じてニュートラル状態を含む複数の変速段が設定される変速機と、前記エンジンと前記変速機との間に設けられて前記エンジンと前記変速機とを選択的に連結するクラッチと、走行ためのモータトルクを出力するモータとを有し、前記エンジンが出力するエンジントルクを前記クラッチおよび前記変速機を介していずれかの駆動輪に伝達して走行する第１走行モードと、前記クラッチを解放して前記エンジンを前記駆動輪から切り離した状態で前記モータが出力する前記モータトルクをいずれかの駆動輪に伝達して走行する第２走行モードとを設定可能なハイブリッド車両の制御装置において、前記複数の摩擦係合機構および前記クラッチを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記ハイブリッド車両の要求駆動力と車速との少なくともいずれか一方を検出し、前記第２走行モードで走行している際の前記要求駆動力が予め定めた基準駆動力未満の場合であってかつ、前記車速が予め定めた基準車速未満の場合に、前記複数の摩擦係合機構の全てを解放するとともに前記クラッチを解放し、前記第２走行モードで走行している際の前記要求駆動力が前記基準駆動力以上の場合、もしくは、前記車速が前記基準車速以上の場合に、前記複数の摩擦係合機構のいずれかを所定の変速段を設定する状態に係合させるとともに前記クラッチを解放するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、第２走行モードで走行する場合であってかつ要求駆動力が予め設定された基準駆動力未満の場合であってかつ、車速が基準車速未満の場合には、複数の摩擦係合機構の全てが解放され、変速機はトルクを伝達しないニュートラル状態に設定される。また、クラッチが解放される。そのため、第２走行モードで走行する際における変速機での動力損失や引き摺り損失を可及的に低減することができ、走行抵抗を低減できる。これにより第２走行モードが設定されている場合におけるいわゆる電費や燃費の悪化を抑制することができる。また、要求駆動力が基準駆動力以上の場合、もしくは、車速が基準車速以上の場合には、要求駆動力や車速が大きいことによって第２走行モードから第１走行モードへの移行が予測されるとして、要求駆動力や車速に応じた変速段が設定される。そのため、要求駆動力や車速が更に増大した場合には、第１走行モードへの移行をすみやかに行うことができ、駆動要求に対する加速応答性や制御応答性を向上することができる。

この発明の実施形態におけるハイブリッド車両のパワートレーンを模式的に示す図である。 この発明の実施形態におけるハイブリッド車両で設定することのできる複数の走行モードをまとめて示す図表である。 この発明の実施形態におけるハイブリッド車両で設定される複数の走行モードを定めるためのマップの一例を示す図である。 この発明の実施形態における変速機の構成を模式的に示すスケルトン図である。 この発明の実施形態における変速機の各クラッチおよび各ブレーキの係合および解放の状態をまとめて示す図表である。 この発明の実施形態における変速機で所定のギヤ段を設定する場合における３つの係合機構の係合順序をまとめて示す図表である。 この発明の実施形態での制御の一例を示すフローチャートである。 図７に示すＥＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへの切り替え制御を行った場合の発進クラッチのトルクと、所定のギヤ段を設定する各係合機構のトルクと、エンジン回転数との変化を示すタイムチャートである。 図７に示すシリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへの切り替え制御を行った場合の発進クラッチのトルクと、所定のギヤ段を設定する各係合機構のトルクと、エンジン回転数との変化を示すタイムチャートである。 バッテリの充電残量に応じて必要駆動力の値を変更した例を示す図である。

図１は、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両のパワートレーンを模式的に示す図である。図１に示すハイブリッド車両１は、フロントエンジン・後輪駆動車（ＦＲ車）をベースとした四輪駆動車であり、駆動力源としてエンジン２と二つのモータ３，４とを備えている。そして、エンジン２と第１モータ３とによって図示しない後輪を駆動し、第２モータ４によって図示しない前輪を駆動するように構成されている。具体的には、ハイブリッド車両１の前方側であってかつ車幅方向でのほぼ中央部にハイブリッド車両１の後方に向けていわゆる縦置きにエンジン２が配置されている。エンジン２は、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であって、出力の調整、ならびに、始動および停止などの作動状態が電気的に制御されるように構成されている。ガソリンエンジンであれば、スロットルバルブの開度、燃料の供給量または噴射量、点火の実行および停止、ならびに、点火時期などが電気的に制御される。ディーゼルエンジンであれば、燃料の噴射量、燃料の噴射時期、あるいは、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムにおけるスロットルバルブの開度などが電気的に制御される。

エンジン２の出力側であってかつ、エンジン２と同一の軸線上に、ダンパ機構５、第１モータ３、発進クラッチＣ０、変速機６の順に配置されている。ダンパ機構５はエンジン２で発生させたエンジントルクの変動を低減して下流側に伝達するものであり、一例として、駆動側のプレートと従動側のプレートと、トルクの伝達方向で各プレートの間に配置されたコイルバネとを備え、それらのプレートにエンジントルクが作用して各プレートが相対回転することによりコイルバネが圧縮されてエンジントルクの変動を低減するように構成されている。

第１モータ３はエンジン２が出力するエンジントルクを受けて駆動されることによって電気を発生する発電機としての機能（発電機能）と、電力が供給されることによって駆動されてモータトルクを出力する電動機としての機能（電動機能）とを有している。すなわち、第１モータ３は発電機能を有するモータ・ジェネレータであり、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。また、第１モータ３には、インバータを介してバッテリ（それぞれ図示せず）が接続されている。したがって、第１モータ３を発電機として駆動し、その際に発生する電力をバッテリに蓄え、あるいは、第２モータ４に供給することができる。また、バッテリに蓄えられている電力によって第１モータ３を駆動してモータトルクを出力することもできる。

発進クラッチＣ０は、この発明の実施形態におけるクラッチに相当しており、ここに示す例では、エンジン２および第１モータ３と、後輪との間で選択的に動力の伝達および遮断を行うように構成された油圧式の摩擦係合装置である。その発進クラッチＣ０は第１モータ３のロータ軸に連結された駆動側の摩擦板と、変速機６の入力軸７に連結された従動側の摩擦板とを有している。そして、図示しないオイルポンプから供給される油圧が増大されて各摩擦板が互いに接触して係合状態となることによりエンジン２と第１モータ３とがハイブリッド車両１の駆動系統に連結される。また、前記油圧が低下されて各摩擦板が互いに離隔することにより解放状態となって、エンジン２と第１モータ３とがハイブリッド車両１の駆動系統から切り離される。なお、発進クラッチＣ０は、複数の駆動側の摩擦板および複数の従動側の摩擦板を有し、各駆動側の摩擦板と各従動側の摩擦板とを交互に配置した多板クラッチによって構成することもできる。

変速機６は、要は、入力回転数の出力回転数に対する比率を適宜に変更できる機構であって、後述する前進１０速の多段式の自動変速機によって構成されている。また、変速機６は、係合することによってトルクを伝達し、解放することによってトルクの伝達を遮断してニュートラル状態を設定することのできる少なくとも１つのトランスミッションクラッチＴＣを備えている。なお、この発明の実施形態では、変速機６として前進１０速の多段変速機に限られず、それ以下あるいはそれ以上の多段変速機を用いることができる。

変速機６の出力軸８にリヤプロペラシャフト９が連結されている。そのリヤプロペラシャフト９はハイブリッド車両１の前後方向で変速機６から後方側に延びていて、当該リヤプロペラシャフト９にリヤデファレンシャルギヤ１０が連結されている。そのリヤデファレンシャルギヤ１０に図示しないドライブシャフトを介して左右の後輪（駆動輪）が連結されている。

前述の第２モータ４はこの発明の実施形態におけるモータに相当しており、左右の前輪に動力伝達可能に連結されている。その第２モータ４は、ここに示す例では、電力が供給されることにより駆動されてモータトルクを出力する原動機としての機能と、外部からトルクを受けて駆動されることによって電気を発生する発電機としての機能とを有している。すなわち、第２モータ４は第１モータ３と同様に、発電機能を有するモータ・ジェネレータであり、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。第２モータ４には、インバータを介してバッテリ（それぞれ図示せず）が接続されており、バッテリからの電気によって第２モータ４を駆動してモータトルクを出力することができる。また、第２モータ４は前輪に対して動力伝達可能に連結されているため、前輪から伝達されるトルクによって第２モータ４を発電機として駆動し、それによって発生した電力をバッテリに蓄えることもできる。さらに、上述した第１モータ３と第２モータ４とは、インバータを介して互いに電力の授受が可能なように接続されており、例えば、第１モータ３で発生した電気を、第２モータ４に直接供給し、第２モータ４でモータトルクを出力することも可能である。

第２モータ４のロータ軸にフロントプロペラシャフト１１が連結されている。フロントプロペラシャフト１１はリヤプロペラシャフト９と互いに平行に配置されていて、ハイブリッド車両１の前後方向で第２モータ４から前方側に延びている。フロントプロペラシャフト１１にフロントデファレンシャルギヤ１２が連結されている。フロントプロペラシャフト１１に図示しないドライブシャフトを介して左右の前輪（駆動輪）が連結されている。なお、フロントプロペラシャフト１１は車幅方向でエンジン２や変速機６などを挟んで車幅方向での中心部に対して右側もしくは左側のいずれか一方側に偏って配置されている。また、第２モータ４はモータケース１３の内部に収容されている。

図１に示すエンジン２の運転状態や変速機６の変速比、トランスミッションクラッチＴＣの動作を制御するこの発明の実施形態におけるコントローラに相当する電子制御装置（以下、ＥＣＵと記す。）１５が設けられている。ＥＣＵ１５は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成されていて、入力されたデータや、予め記憶しているデータを使用して演算を行い、その演算の結果を制御指令信号として出力し、エンジン２および変速機６ならびにトランスミッションクラッチＴＣなどをそれぞれ制御するように構成されている。ＥＣＵ１５に入力されるデータは、各種のセンサやスイッチあるいは他のシステムからのデータであって、それらのセンサやスイッチあるいはシステムの例を挙げると、車速センサ１６やアクセル開度センサ１７などである。

図１に示す構成のハイブリッド車両１では、複数の走行モードを設定して走行することが可能である。図２は、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両１で設定することのできる複数の走行モードをまとめて示す図表である。図２に示すように、発進クラッチＣ０とトランスミッションクラッチＴＣとを解放し、かつ、エンジン２と第１モータ３とを停止した状態で第２モータ４が出力するモータトルクによってハイブリッド車両１を走行させるＥＶ走行モードを設定することができる。また、発進クラッチＣ０とトランスミッションクラッチＴＣとを解放した状態でエンジン２を運転し、エンジン２によって第１モータ３を駆動して発電するとともに、その発電した電力で第２モータ４を駆動し、第２モータ４のモータトルクによってハイブリッド車両１を走行させるシリーズＨＶ走行モードを設定することができる。さらに、発進クラッチＣ０とトランスミッションクラッチＴＣとを係合した状態でエンジン２を運転し、エンジントルクと第２モータ４のモータトルクとによってハイブリッド車両１を走行させるパラレルＨＶ走行モードを設定することができる。このパラレルＨＶ走行モードでは、エンジントルクと第２モータ４のモータトルクとに加え、第１モータ３が出力するモータトルクによってハイブリッド車両１を走行させることもできる。また、パラレルＨＶ走行モードでは、目標エンジントルクに対する反力トルクを第１モータ３に出力させるように制御する。この場合には、第１モータ３を発電機として機能させる回生制御を実行することができる。なお、上述した各走行モードでは、減速時などに、第２モータ４を発電機として機能させる回生制御を行い、それによって発生した電力をバッテリに蓄えることができる。上述したパラレルＨＶ走行モードがこの発明の実施形態における第１走行モードに相当し、上述したＥＶ走行モードとシリーズＨＶ走行モードとがこの発明の実施形態における第２走行モードに相当している。

図３は、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両１で設定される複数の走行モードを定めるためのマップの一例を示す図である。図３における横軸は車速Ｖを示し、縦軸は駆動力を示している。図３に示す例では、前進走行しており、車速Ｖが予め定めたＥＶ走行最大車速Ｖａ以下でありかつ駆動力が比較的小さい場合には、ＥＶ走行モードが設定される。そのＥＶ走行モードが設定される領域を図３にハッチングを付して記載してある。ＥＶ走行モードでの最大駆動力は、第２モータ４の特性やバッテリの性能等に基づいて予め定められる。そのＥＶ走行モードでの最大駆動力は、図３に示すように、車速Ｖが高いほど小さくなるように設定されている。なお、上述したＥＶ走行最大車速Ｖａがこの発明の実施形態における基準車速に相当している。

また、車速ＶがＥＶ走行最大車速Ｖａ以下であり、かつ、駆動力がＥＶ走行モードでの最大駆動力以上である場合には、シリーズＨＶ走行モードが設定される。シリーズＨＶ走行モードでの最大駆動力は、第２モータ４の特性やバッテリの性能、発電機として機能する第１モータ３の特性等に基づいて予め定められる。シリーズＨＶ走行モードでの最大駆動力は、図３に示すように、車速Ｖが高いほど小さくなるように設定されている。そして、車速ＶがＥＶ走行最大車速Ｖａ以上であったり、駆動力がシリーズＨＶ走行モードでの最大駆動力以上であったりする場合には、パラレルＨＶ走行モードが設定される。なお、上述した各ＨＶ走行モードは、低車速域から高車速域に亘って駆動力を出力できるため、図示しないバッテリの充電残量ＳＯＣが下限値近傍となった場合などには、ＥＶ走行モードが設定されるべき領域であっても、ＨＶ走行モードを設定することがある。

また、図３に記載してある実線は、平坦路で定常走行する場合、つまり平坦路を予め定めた一定の車速で走行する場合における必要な駆動力に対応する走行抵抗を示している。さらに、図３に記載してある破線は、上記のような走行抵抗に抗してハイブリッド車両１を所定の加速度Ｇで走行させるために必要な駆動力（以下、必要駆動力と記す。）Ｆａを示している。なお、上記の必要駆動力Ｆａとしては、５％程度の勾配の登坂路を走行する場合における駆動力が設定されることが好ましい。上述した走行抵抗は車速Ｖの増大に伴って増大するため、必要駆動力Ｆａは車速Ｖが高いほど増大するように設定されている。つまり、図３に示す必要駆動力Ｆａは比較的大きい走行抵抗あるいは高い負荷がハイブリッド車両１に作用している状態でハイブリッド車両１を走行させる場合における駆動力であり、変速機６内のトランスミッションクラッチＴＣを係合して変速機６でトルクの伝達状態を設定するか、トランスミッションクラッチＴＣを解放して変速機６でトルクを伝達しないニュートラル状態を設定するかを判断する駆動力の閾値として用いることができるものである。なお、上記の必要駆動力Ｆａは、走行実験やシミュレーションの結果に基づいて予め設定することができ、必要駆動力Ｆａがこの発明の実施形態における基準駆動力に相当している。

ここで、上述した変速機６の具体的な構成について説明する。図４は、この発明の実施形態として採用することのできる前進１０段の変速機を示すスケルトン図である。変速機６は、ラビニョ型の第１遊星歯車機構１８と、シングルピニオン型の第２遊星歯車機構１９と、シングルピニオン型の第３遊星歯車機構２０とを主たる歯車機構として備えている。第１遊星歯車機構１８は、二つのサンギヤＳ１８１，Ｓ１８２と、リングギヤＲ１８と、サンギヤＳ１８１とリングギヤＲ１８とに噛み合っている第１ピニオンギヤＰ１８１および第２サンギヤＳ１８２と第１ピニオンギヤＰ１８１とに噛み合っている第２ピニオンギヤＰ１８２を保持しているキャリヤＣ１８とを、互いに差動作用を行う回転要素として備えている。その第１サンギヤＳ１８１をトランスミッションケース１４などの固定部に選択的に固定する第１ブレーキＢ１が設けられている。

第２遊星歯車機構１９および第３遊星歯車機構２０は上記の第１遊星歯車機構１８と同一軸線上に配置されており、第２遊星歯車機構１９は、サンギヤＳ１９と、リングギヤＲ１９と、これらのサンギヤＳ１９およびリングギヤＲ１９に噛み合っているピニオンギヤＰ１９を保持しているキャリヤＣ１９とを、互いに差動作用を行う回転要素として備えている。同様に、第３遊星歯車機構２０は、サンギヤＳ２０と、リングギヤＲ２０と、これらのサンギヤＳ２０およびリングギヤＲ２０に噛み合っているピニオンギヤＰ２０を保持しているキャリヤＣ２０とを、互いに差動作用を行う回転要素として備えている。

第２遊星歯車機構１９のサンギヤＳ１９と第３遊星歯車機構２０のサンギヤＳ２０とは互いに一体化されており、これらのサンギヤＳ１９，Ｓ２０と前述した第１遊星歯車機構１８におけるリングギヤＲ１８とを選択的に連結する第１クラッチＣ１が設けられている。また互いに一体化されているサンギヤＳ１９，Ｓ２０と第１遊星歯車機構１８における第２サンギヤＳ１８２とを選択的に連結する第２クラッチＣ２が設けられている。さらに、第２遊星歯車機構１９のリングギヤＲ１９と第１遊星歯車機構１８におけるリングギヤＲ１８とを選択的に連結する第３クラッチＣ３が設けられている。この第２遊星歯車機構１９のリングギヤＲ１９の回転を選択的に止める第２ブレーキＢ２が設けられている。

そして、入力軸７に第１遊星歯車機構１８におけるキャリヤＣ１８と第３遊星歯車機構２０におけるキャリヤＣ２０とが連結されており、これらのキャリヤＣ１８，Ｃ２０が変速機６の入力要素となっている。さらに、変速機６の出力軸８に第２遊星歯車機構１９のキャリヤＣ１９が連結されており、第２遊星歯車機構１９のキャリヤＣ１９が出力要素となっている。この出力要素である第２遊星歯車機構１９のキャリヤＣ１９と第３遊星歯車機構２０のリングギヤＲ２０とを選択的に連結する第４クラッチＣ４が設けられている。この第４クラッチＣ４を係合させた場合には、第２遊星歯車機構１９と第３遊星歯車機構２０とは、それぞれ二つの回転要素同士が連結されることにより、差動作用を生じることなく一体となって回転する。

上述した第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３、第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２のそれぞれは、例えば油圧によって係合および解放させられる摩擦式の係合機構であり、それらのトルク容量を連続的に変化させることができるように構成されている。なお、各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４および各ブレーキＢ１，Ｂ２がこの発明の実施形態における摩擦係合機構、および、上述したトランスミッションクラッチＴＣに相当している。

図４に示す上記の変速機６では、１０段の前進段（１ｓｔないし１０ｔｈ）および後進段（Ｒｅｖ）を設定することができる。これらのギヤ段で係合および解放させる係合機構を図５にまとめて示してある。図５で「○」印は係合状態を示し、空欄は解放状態を示す。これらの係合機構を係合および解放させる制御は、従来知られている油圧制御装置（図示せず）によって行うことができ、またその油圧制御装置は電気的に制御することができるようになっている。

図５に示す例では、前進第１速段は第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２と第２ブレーキＢ２とを係合させることにより設定される。前進第２速段は第１クラッチＣ１と第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２とを係合させることにより設定される。前進第３速段は第２クラッチＣ２と第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２とを係合させることにより設定される。前進第４速段は第４クラッチＣ４と第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２とを係合させることにより設定される。前進第５速段は第２クラッチＣ２と第４クラッチＣ４と第１ブレーキＢ１とを係合させることにより設定される。前進第６速段は第１クラッチＣ１と第４クラッチＣ４と第１ブレーキＢ１とを係合させることにより設定される。前進第７速段は第１クラッチＣ１と第３クラッチＣ３と第４クラッチＣ４とを係合させることにより設定される。前進第８速段は第３クラッチＣ３と第４クラッチＣ４と第１ブレーキＢ１とを係合させることにより設定される。前進第９速段は第１クラッチＣ１と第３クラッチＣ３と第１ブレーキＢ１とを係合させることにより設定される。前進第１０速段は第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３と第１ブレーキＢ１とを係合させることにより設定される。後進段Ｒｅｖは第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３と第２ブレーキＢ２とを係合させることにより設定される。

上述した変速機６の動作状態つまりギヤ段の設定状態は電気的に適宜に設定することができる。そのギヤ段の設定は、予め用意した変速マップを使用し、車速Ｖやアクセル開度ＡＣＣなどの駆動データに基づいて走行状態に適したギヤ段が算出され、そのギヤ段を設定するように各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４や各ブレーキＢ１，Ｂ２などの係合機構を係合および解放させる。また、この発明の実施形態では、ギヤ段を形成する３つの係合機構を係合する際に、変速機６における歯車などの各回転要素の過回転を抑制するために、前記３つの係合機構を予め定めた順序で係合させるようになっている。その係合順序はシミュレーションなどにより予め設定することができる。

図６は、この発明の実施形態における変速機で所定のギヤ段を設定する場合における各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４および各ブレーキＢ１，Ｂ２のうちの３つの係合機構の係合順序をまとめて示す図表である。前進第１速段を設定する場合には、第２ブレーキＢ２を係合させる制御が最初に開始され、次いで第２クラッチＣ２を係合させる制御が開始され、その後に第１クラッチＣ１を係合させる制御が開始される。前進第２速段を設定する場合には、第１ブレーキＢ１を係合させる制御が最初に開始され、次いで第２ブレーキＢ２を係合させる制御が開始され、その後に第１クラッチＣ１を係合させる制御が開始される。前進第３速段を設定する場合には、第１ブレーキＢ１を係合させる制御が最初に開始され、次いで第２ブレーキＢ２を係合させる制御が開始され、その後に第２クラッチＣ２を係合させる制御が開始される。前進第４速段を設定する場合には、第１ブレーキＢ１を係合させる制御が最初に開始され、次いで第２ブレーキＢ２を係合させる制御が開始され、その後に第４クラッチＣ４を係合させる制御が開始される。前進第５速段を設定する場合には、第１ブレーキＢ１を係合させる制御が最初に開始され、次いで第４クラッチＣ４を係合させる制御が開始され、その後に第２クラッチＣ２を係合させる制御が開始される。前進第６速段を設定する場合には、第１ブレーキＢ１を係合させる制御が最初に開始され、次いで第４クラッチＣ４を係合させる制御が開始され、その後に第１クラッチＣ１を係合させる制御が開始される。前進第７速段を設定する場合には、第３クラッチＣ３を係合させる制御が最初に開始され、次いで第１クラッチＣ１を係合させる制御が開始され、その後に第４クラッチＣ４を係合させる制御が開始される。前進第８速段を設定する場合には、第３クラッチＣ３を係合させる制御が最初に開始され、次いで第４クラッチＣ４を係合させる制御が開始され、その後に第１ブレーキＢ１を係合させる制御が開始される。前進第９速段を設定する場合には、第３クラッチＣ３を係合させる制御が最初に開始され、次いで第１クラッチＣ１を係合させる制御が開始され、その後に第１ブレーキＢ１を係合させる制御が開始される。前進第１０速段を設定する場合には、第３クラッチＣ３を係合させる制御が最初に開始され、次いで第２クラッチＣ２を係合させる制御が開始され、その後に第１ブレーキＢ１を係合させる制御が開始される。

この発明の実施形態に係るハイブリッド車両１では、上述したように、ＥＶ走行モードで走行している場合には、停止させているエンジン２や第１モータ３、変速機６などが走行抵抗になるので、これらを駆動輪から切り離す。また、シリーズＨＶ走行モードで走行している場合には、変速機６が走行抵抗になるので、これを駆動輪から切り離す。このような切り離し制御では、発進クラッチＣ０を解放し、また、変速機６をトルクを伝達しないニュートラル状態に設定する。また、ＥＶ走行モードやシリーズＨＶ走行モードで走行している状態で、要求駆動力が増大した場合には、パラレルＨＶ走行モードへの切り替えが実行される。この発明の実施形態に係るハイブリッド車両１では、上述した走行抵抗を低減して電費や燃費の悪化を抑制することと、パラレルＨＶ走行モードへの切り替えの応答性を向上することとを両立するために、以下に説明する制御が実行される。

図７はその制御の一例を説明するためのフローチャートであり、所定の短時間ごとに繰り返し実行される。なお、図７に示す制御は前述したＥＣＵ１５によって実行される。

図７に示すフローチャートにおいて、先ず、現時点での要求駆動力がパラレルＨＶ走行モードを設定する領域にあるか否かが判断される（ステップＳ１０１）。その要求駆動力は車速Ｖおよび運転者によるアクセル開度ＡＣＣに基づいて求められる。パラレルＨＶ走行モードでの駆動力は、上述したように、シリーズＨＶ走行モードでの最大駆動力より大きいため、ステップＳ１０１では、要求駆動力がシリーズＨＶ走行モードでの最大駆動力以上であるか否かが判断される。そのシリーズＨＶ走行モードでの最大駆動力は、図３に示すように、車速Ｖが高いほど小さい値になるように設定されている。そのため、現在の車速Ｖにおいて、上述した判断を行い、要求駆動力がシリーズＨＶ走行モードでの最大駆動力以上である場合には、ステップＳ１０１で肯定的に判断され、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、パラレルＨＶ走行モードが設定される。すなわち、エンジン２が始動されると共に、発進クラッチＣ０が係合され、変速機６では、走行状態に適したギヤ段が選択され、そのギヤ段を設定する３つの係合機構が上述した順序で係合される。その後、リターンする。

ステップＳ１０１で否定的に判断された場合には、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、現時点での要求駆動力がシリーズＨＶ走行モードを設定する領域にあるか否かが判断される。つまり、要求駆動力がＥＶ走行モードでの最大駆動力以上であってかつシリーズＨＶ走行モードでの最大駆動力より小さいか否かが判断される。ＥＶ走行モードでの最大駆動力は、図３に示すように、車速Ｖが高いほど小さい値になるように設定されている。そのため、現在の車速Ｖにおいて、上述した判断を行い、要求駆動力がＥＶ走行モードでの最大駆動力以上であってかつシリーズＨＶ走行モードである場合には、ステップＳ１０３で肯定的に判断され、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、シリーズＨＶ走行モードが設定される。すなわち、エンジン２が始動され、発進クラッチＣ０は解放状態に設定される。そして、エンジン２によって第１モータ３を発電機として駆動し、第１モータ３で発生させた電気によって第２モータ４が駆動され、第２モータ４で発生させた動力によって走行する。その後、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０３で否定的に判断された場合には、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、ＥＶ走行モードが設定される。すなわち、エンジン２および第１モータ３は共に停止状態に設定され、発進クラッチＣ０は解放状態に設定される。そして、バッテリから供給される電気によって第２モータ４が駆動され、第２モータ４で発生させた動力によって走行する。その後、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、現時点での要求駆動力が必要駆動力Ｆａ以上であるか否かが判断される。現時点での要求駆動力が必要駆動力Ｆａ以上である場合には、ハイブリッド車両１に対して大きい駆動力が要求されていて、将来において、加速して走行する場合に、パラレルＨＶ走行モードへの切り替えが必要であると判断することができる。したがって、ステップＳ１０６で肯定的に判断された場合には、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、パラレルＨＶ走行モードへの移行に備えて、現時点での走行状態に適したギヤ段が選択され、そのギヤ段を設定する３つの係合機構が係合される。その後、リターンする。

ステップＳ１０６で否定的に判断された場合には、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、現時点での車速ＶがＥＶ走行最大車速Ｖａ以上であるか否かが判断される。例えば、下り坂をアクセルペダルやブレーキペダルを踏み込むことなく、惰性走行していることにより加速され、車速ＶがＥＶ走行最大車速Ｖａ以上である場合には、ステップＳ１０８で肯定的に判断され、上述したステップＳ１０７に進む。これに対して、ステップＳ１０８で否定的に判断された場合には、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、変速機６における不要な連れ回りを可及的に少なくするため、変速機６は全ての係合機構が解放されたニュートラル状態に設定あるいは維持される。その後、リターンする。

図７に示すＥＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへの切り替え制御を行った場合の発進クラッチＣ０のトルクと、所定のギヤ段を設定する各係合機構のトルクと、エンジン回転数との変化を図８にタイムチャートで示してある。ＥＶ走行モードでハイブリッド車両１が走行しており、その状態でアクセル開度ＡＣＣが増大され、ｔ１時点で車速Ｖとアクセル開度ＡＣＣとに基づく要求駆動力が必要駆動力Ｆａ以上になると、現在の走行状態に適したギヤ段を設定する制御が開始される。具体的には、変速マップを使用して現在の車速Ｖおよび要求駆動力に応じたギヤ段が算出され、そのギヤ段を設定する３つの係合機構を上述した順序で係合させる制御が開始される。図８に示すように、前進第８速段を設定する場合には、第３クラッチＣ３を係合させる制御が最初に開始され、次いで、第４クラッチＣ４を係合させる制御が開始され、その後に第１ブレーキＢ１を係合させる制御が開始される。そのため、第３クラッチＣ３、第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１の順に係合される。

ｔ２時点でアクセル開度ＡＣＣが更に増大し、ｔ３時点で要求駆動力がＥＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへの切替駆動力より大きくなると、エンジン２が始動される。ここに示す例では、ＥＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードに切り替えるため、上述した切替駆動力はシリーズＨＶ走行モードでの最大駆動力であってよく、あるいは、シミュレーションによって予め設定されたものであってよい。また、エンジン２の始動は、上記構成のハイブリッド車両１では、第１モータ３によって、もしくは、図示しないスタータモータによってエンジン２をクランキングすることによって行われ、エンジン回転数が次第に増大する。ｔ４時点でエンジン回転数と、前進第８速段での変速機６の入力軸回転数とが同期すると、発進クラッチＣ０を係合させる制御が開始される。その後、ｔ５時点で発進クラッチＣ０が完全係合することにより、ＥＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへの切替が完了する。これに対して、従来では、要求駆動力がパラレルＨＶ切替駆動力より大きくなるｔ３時点で、現在の走行状態に適したギヤ段を形成する制御が開始される。ここに示す例では、前進第８速段を形成する第３クラッチＣ３、第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１が上述した順序で係合される。そして、第１ブレーキＢ１の係合が終了したｔ６時点から発進クラッチＣ０の係合が開始され、ｔ７時点で発進クラッチＣ０の係合が終了する。このように、この発明の実施形態では、装置の全体として各係合機構の係合に要する時間を、従来と比較して、短縮できる。すなわち、駆動要求に対する応答性を従来になく向上することができる。

図９は、図７に示すシリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへの切り替え制御を行った場合の発進クラッチＣ０のトルクと、所定のギヤ段を設定する各係合機構のトルクと、エンジン回転数との変化を示すタイムチャートである。図９に示すように、シリーズＨＶ走行モードでハイブリッド車両１が走行しており、その状態でアクセル開度ＡＣＣが増大され、ｔ８時点で車速Ｖとアクセル開度ＡＣＣとに基づく要求駆動力が必要駆動力Ｆａ以上になると、現在の走行状態に適したギヤ段を設定する制御が開始される。具体的には、変速マップを使用して現在の車速Ｖおよび要求駆動力に応じたギヤ段が算出され、そのギヤ段を設定する係合機構を上述した順序で係合させる制御が開始される。図９に示すように、前進第８速段を設定する場合には、第３クラッチＣ３を係合させる制御が最初に開始され、次いで、第４クラッチＣ４を係合させる制御が開始され、その後に第１ブレーキＢ１を係合させる制御が開始される。そのため、第３クラッチＣ３、第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１の順に係合される。

ｔ９時点でアクセル開度ＡＣＣおよびそれに基づく要求駆動力が更に増大すると、第１モータでの発電量を増大するため、エンジン回転数が次第に増大する。要求駆動力がシリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへの切替駆動力（以下、パラレルＨＶ切替駆動力と記す。）より大きくなるｔ１０時点で走行モードがパラレルＨＶモードに切り替えられる。そして、ｔ１０時点でエンジン回転数と、前進第８速段での変速機６の入力軸回転数とが同期すると、発進クラッチＣ０を係合させる制御が開始される。その後、ｔ１１時点で発進クラッチＣ０が完全係合することにより、シリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードへの切替が完了する。これに対して、従来では、ｔ９時点とｔ１０時点との間の時点であって、要求駆動力がパラレルＨＶ切替駆動力より大きくなるｔ１２時点で、現在の走行状態に適したギヤ段を形成する制御が開始される。ここに示す例では、前進第８速段を形成する第３クラッチＣ３、第４クラッチＣ４、第１ブレーキＢ１が上述した順序で係合される。そして、第１ブレーキＢ１の係合が終了したｔ１３時点から発進クラッチＣ０の係合が開始され、ｔ１４時点で発進クラッチＣ０の係合が終了する。このように、図９に示す例においても、装置の全体として各係合機構の係合に要する時間を、従来と比較して、短縮できる。すなわち、駆動要求に対する応答性を従来になく向上することができる。

したがって、上記の制御では、ＥＶ走行モードやシリーズＨＶ走行モードで走行している場合であってかつ要求駆動力が必要駆動力Ｆａを超えた場合と、ＥＶ走行モードやシリーズＨＶ走行モードで走行している場合であってかつ車速がＥＶ走行最大車速Ｖａを超えた場合とには、将来において、高負荷での走行が予測されると判断する。そして、現在の走行状態に適したギヤ段の設定が開始される。そのため、その後に、要求駆動力が更に増大してパラレルＨＶ走行モードに切り替える場合には、エンジン回転数が前記ギヤ段に応じた同期回転数に達した時点で、発進クラッチＣ０の係合をすみやかに行うことができる。その結果、走行モードの切り替え時間が短くなり、制御応答性あるいは加速応答性が良好になる。また、要求駆動力が必要駆動力Ｆａより小さい場合には、変速機６では、各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４および各ブレーキＢ１，Ｂ２が全解放状態に設定され、また、その状態が維持される。そのため、摩擦などによる動力損失や引き摺り損失を可及的に少なくすることができ、電費や燃費の悪化を抑制することができる。また、変速機６を潤滑する図示しない電動オイルポンプを停止できるので、これによっても電費の悪化を抑制することができる。

以上、この発明の複数の実施形態について説明したが、この発明は上述した例に限定されないのであって、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。図１０は、バッテリの充電残量ＳＯＣに応じて必要駆動力Ｆａの値を大小に変更した例である。図１０に示すように、充電残量ＳＯＣが少ない場合には、必要駆動力Ｆａを比較的小さい値に設定し、充電残量ＳＯＣが多い場合には、必要駆動力Ｆａを比較的大きい値に設定する。つまり、充電残量ＳＯＣが少ない場合には、ＥＶ走行モードやシリーズＨＶ走行モードからパラレルＨＶ走行モードに移行しやすくする。このような構成であっても、上述した図１に示す構成と同様の作用・効果を得ることができる。また、要求駆動力が必要駆動力Ｆａより小さいことにより、変速機６をニュートラル状態に設定する場合、所定のギヤ段を設定する３つの係合機構のうち、少なくとも１つの係合機構を解放してニュートラル状態を設定してもよい。要は、動力損失や引き摺り損失を可及的に低減して走行抵抗を小さくできように構成されていればよい。

１…ハイブリッド車両、 ２…エンジン、 ３…第１モータ、 ４…第２モータ、 ６…変速機、 １５…電子制御装置（コントローラ）、 Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…クラッチ、 Ｂ１，Ｂ２…ブレーキ。

Claims (1)

1. エンジンと、複数の摩擦係合機構の係合および解放の状態に応じてニュートラル状態を含む複数の変速段が設定される変速機と、前記エンジンと前記変速機との間に設けられて前記エンジンと前記変速機とを選択的に連結するクラッチと、走行ためのモータトルクを出力するモータとを有し、前記エンジンが出力するエンジントルクを前記クラッチおよび前記変速機を介していずれかの駆動輪に伝達して走行する第１走行モードと、前記クラッチを解放して前記エンジンを前記駆動輪から切り離した状態で前記モータが出力する前記モータトルクをいずれかの駆動輪に伝達して走行する第２走行モードとを設定可能なハイブリッド車両の制御装置において、
   前記複数の摩擦係合機構および前記クラッチを制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記ハイブリッド車両の要求駆動力と車速との少なくともいずれか一方を検出し、
   前記第２走行モードで走行している際の前記要求駆動力が予め定めた基準駆動力未満の場合であってかつ、前記車速が予め定めた基準車速未満の場合に、前記複数の摩擦係合機構の全てを解放するとともに前記クラッチを解放し、
   前記第２走行モードで走行している際の前記要求駆動力が前記基準駆動力以上の場合、もしくは、前記車速が前記基準車速以上の場合に、前記複数の摩擦係合機構のいずれかを所定の変速段を設定する状態に係合させるとともに前記クラッチを解放する
   ように構成されている
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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