JP6485403B2

JP6485403B2 - 車両の制御装置

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Publication number: JP6485403B2
Application number: JP2016089801A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　俊; 俊佐藤; 健太熊崎; 正幸馬場
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-04-27
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2019-03-20
Anticipated expiration: 2036-04-27
Also published as: JP2017197029A

Description

本発明は、電気式無段変速部と機械式有段変速部とを直列に備える車両の制御装置に関するものである。

エンジンが動力伝達可能に連結された第１回転要素と第１回転機が動力伝達可能に連結された第２回転要素と中間伝達部材に連結された第３回転要素とを有する差動機構を備えて前記第１回転機により差動状態が制御される電気式無段変速部と、前記中間伝達部材と駆動輪との間に設けられた機械式有段変速部と、前記中間伝達部材に動力伝達可能に連結された第２回転機と、前記第１回転機及び前記第２回転機の各々に対して電力を授受する蓄電装置とを備えた車両の制御装置が良く知られている。例えば、特許文献１に記載された車両用エンジン回転制御装置がそれである。この特許文献１には、機械式有段変速部の変速制御中に第１回転機を用いたエンジンの始動制御の実行を判断した場合、変速制御の実行中に始動制御を実行するか、又は変速制御の完了後に始動制御を実行するかを車両状態に応じて判断することが開示されている。

特開２００９−４７１０７号公報

ところで、特許文献１の技術では、加速要求時のように応答性を重視する場合には変速制御中であっても始動制御を実行するという技術であり、それ以外の場合にはショックの発生を低減することが重視されて、変速制御の完了後に始動制御が実行される。つまり、電気式無段変速部と機械式有段変速部とが直列に配置された構成では、電気式無段変速部に連結されたエンジンの始動が機械式有段変速部の変速に影響を及ぼすなどするので、変速制御中に始動制御が実行されるとショックが発生し易くなる為、基本的に変速制御中は始動制御を実行しないことが望まれる。一方で、電気式無段変速部と機械式有段変速部とが直列に配置された構成では、機械式有段変速部の変速がダウンシフトである場合、機械式有段変速部の入力回転速度(すなわち第２回転機の回転速度、又は中間伝達部材の回転速度)が上昇するので、電気式無段変速部の差動作用によって第１回転機の回転速度も中間伝達部材の回転速度に比例して上昇する。その為、ショックを回避又は抑制する為に、機械式有段変速部のダウンシフト後にエンジンの始動制御を実行すると、その始動制御時の蓄電装置への入力電力(充電電力)となる、第１回転機による発電電力であるクランキングパワー(＝クランキングトルク(所定の正トルク)×第１回転機の回転速度(負回転速度))が高くなる。そうすると、ダウンシフト後に始動制御を実行する態様では、蓄電装置の入力電力の制限によってクランキングパワーが不足し、第１回転機を用いたエンジンの始動制御が制限されるおそれがある。或いは、蓄電装置の入力電力の制限によるクランキングパワー不足を回避しようとする場合(すなわち蓄電装置の入力電力の制限を守って始動制御を行う場合)、始動制御を遅延させずに変速制御中に実行することになり、ショックが発生する可能性がある。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、電気式無段変速部と機械式有段変速部とを直列に備えた車両において、エンジン始動と機械式有段変速部の変速とが重なることでのショックの発生を回避すると共に変速後に蓄電装置の入力可能電力の制限によってエンジン始動が制限されることを回避することができる制御装置を提供することにある。

第１の発明の要旨とするところは、(a) エンジンが動力伝達可能に連結された第１回転要素と第１回転機が動力伝達可能に連結された第２回転要素と中間伝達部材に連結された第３回転要素とを有する差動機構を備えて前記第１回転機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式無段変速部と、前記中間伝達部材と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成すると共に複数のギヤ段が選択的に形成される機械式有段変速部と、前記中間伝達部材に動力伝達可能に連結された第２回転機と、前記第１回転機及び前記第２回転機の各々に対して電力を授受する蓄電装置とを備えた車両の、制御装置であって、(b) 前記エンジンの運転が停止された惰性走行中において、前記機械式有段変速部の次回のダウンシフトが実行されると前記中間伝達部材の回転速度が閾値よりも高くなると判定され、且つ、現在の減速度にて減速走行が継続されると前記次回のダウンシフトが実行されると判定された場合には、前記第１回転機を用いて前記エンジンを始動する始動制御を実行するエンジン始動制御部と、(c) 前記蓄電装置の入力可能電力が低い程、前記閾値が小さくなるように設定する閾値設定部とを、含むことにある。

前記第１の発明によれば、惰性走行中において、機械式有段変速部の次回のダウンシフトが実行されると中間伝達部材の回転速度が、蓄電装置の入力可能電力が低い程小さくなるように設定された閾値よりも高くなると判定され、且つ、現在の減速度にて減速走行が継続されると次回のダウンシフトが実行されると判定された場合には、第１回転機を用いたエンジンの始動制御が実行されるので、次回のダウンシフト実行中(又はダウンシフト完了後)にエンジンの始動制御を実行すると蓄電装置の入力可能電力の制限によってエンジン始動が制限されるような場合は、次回のダウンシフトが実行される前にエンジンの始動制御が実行される。よって、エンジン始動と機械式有段変速部の変速とが重なることでのショックの発生を回避すると共に変速後に蓄電装置の入力可能電力の制限によってエンジン始動が制限されることを回避することができる。又、次回のダウンシフトが実行されても蓄電装置の入力可能電力の制限に引っかからない場合は、次回のダウンシフト後にエンジンの始動制御が実行されるので、不必要にエンジン始動する頻度が抑制される。

本発明が適用される車両に備えられた動力伝達装置の概略構成を説明する図であると共に、車両における各種制御の為の制御機能及び制御系統の要部を説明する図である。動力分配機構における各回転要素の回転速度の相対的関係を表す共線図であって、走行中のときの一例を示す図である。図１で例示した自動変速機の変速作動とそれに用いられる係合装置の作動の組み合わせとの関係を説明する作動図表である。電子制御装置の制御作動の要部すなわちエンジン始動と自動変速機のコーストダウンシフトとが重なることでのショックの発生を回避すると共に変速後にバッテリの充電可能電力の制限によってエンジン始動が制限されることを回避する為の制御作動を説明するフローチャートである。図４のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートの一例である。

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される車両１０に備えられた車両用動力伝達装置１２(以下、動力伝達装置１２という)の概略構成を説明する図であると共に、車両１０における各種制御の為の制御系統の要部を説明する図である。図１において、車両１０は、エンジン１４と第１回転機ＭＧ１と第２回転機ＭＧ２とを備えたハイブリッド車両である。動力伝達装置１２は、エンジン１４と第１回転機ＭＧ１と第２回転機ＭＧ２とが各々複数の回転要素(回転部材)の何れかに動力伝達可能に連結された差動機構としての動力分配機構１６と、動力分配機構１６と駆動輪１８との間に配設された自動変速機(ＡＴ)２０とを備えている。動力伝達装置１２において、エンジン１４や第２回転機ＭＧ２から出力される動力(特に区別しない場合にはトルクや力も同義)は、自動変速機２０へ伝達され、その自動変速機２０から差動歯車装置２２等を介して駆動輪１８へ伝達される。尚、動力分配機構１６や自動変速機２０等は中心線(軸心ＲＣ)に対して略対称的に構成されており、図１ではその軸心ＲＣの下半分が省略されている。又、図１中の軸心ＲＣはエンジン１４や動力分配機構１６などの回転軸心である。

エンジン１４は、車両１０の主動力源であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の公知の内燃機関である。このエンジン１４は、後述する電子制御装置５０によってスロットル弁開度θth或いは吸入空気量、燃料供給量、点火時期等の運転状態が制御されることによりエンジントルクＴeが制御される。

第１回転機ＭＧ１及び第２回転機ＭＧ２は、駆動トルクを発生させる電動機(モータ)としての機能及び発電機(ジェネレータ)としての機能を有する所謂モータジェネレータである。これら第１回転機ＭＧ１及び第２回転機ＭＧ２は、各々、車両１０に備えられたインバータ２４を介して、車両１０に備えられたバッテリ２６に接続されており、後述する電子制御装置５０によってインバータ２４が制御されることにより、第１回転機ＭＧ１及び第２回転機ＭＧ２の各々の出力トルク(力行トルク又は回生トルク)であるＭＧ１トルクＴg及びＭＧ２トルクＴmが制御される。バッテリ２６は、第１回転機ＭＧ１及び第２回転機ＭＧ２の各々に対して電力を授受する蓄電装置である。

動力分配機構１６は、サンギヤＳと、そのサンギヤＳに対して同心円上に配置されたリングギヤＲと、それらサンギヤＳ及びリングギヤＲに噛み合うピニオンギヤＰを自転且つ公転自在に支持するキャリアＣＡとを三つの回転要素として備える公知のシングルピニオン型の遊星歯車装置から構成されており、差動作用を生じる差動機構として機能する。動力伝達装置１２において、キャリアＣＡには不図示のダンパ等を介してエンジン１４が動力伝達可能に連結され、サンギヤＳには第１回転機ＭＧ１が動力伝達可能に連結され、リングギヤＲには第２回転機ＭＧ２が動力伝達可能に連結されている。動力分配機構１６において、キャリアＣＡは入力要素として機能し、サンギヤＳは反力要素として機能し、リングギヤＲは出力要素として機能する。

動力分配機構１６における各回転要素の回転速度の相対的関係は、図２の共線図により示される。この共線図において、縦軸Ｓ(ｇ軸)、縦軸ＣＡ(ｅ軸)、及び縦軸Ｒ(ｍ軸)は、サンギヤＳの回転速度、キャリアＣＡの回転速度、及びリングギヤＲの回転速度をそれぞれ表す軸であり、縦軸Ｓ、縦軸ＣＡ、及び縦軸Ｒの相互の間隔は、縦軸Ｓと縦軸ＣＡとの間隔を１としたとき、縦軸ＣＡと縦軸Ｒとの間隔がρ(すなわち動力分配機構１６のギヤ比(歯車比)ρ＝サンギヤＳの歯数Ｚs／リングギヤＲの歯数Ｚr)となるように設定されたものである。

図２中の実線と二点鎖線とは、自動変速機２０の変速段(ギヤ段)がローギヤ(例えば第１速ギヤ段)のとき(実線参照)とハイギヤ(例えば第２速ギヤ段)のとき(二点鎖線参照)とを同じ車速Ｖにて比較した一例を示している。又、図２の実線及び二点鎖線は、各々、少なくともエンジン１４を駆動源として走行するエンジン走行が可能なハイブリッド走行モードにおける各回転要素の相対速度を示している。このハイブリッド走行モードでは、動力分配機構１６において、キャリアＣＡに入力されるエンジントルクＴeに対して、第１回転機ＭＧ１による負トルクである反力トルクが正回転にてサンギヤＳに入力されると、リングギヤＲには正回転にて正トルクとなるエンジン直達トルクＴd(＝Ｔe／(１＋ρ)＝−(１／ρ)×Ｔg)が現れる。そして、要求駆動力に応じて、エンジン直達トルクＴdとＭＧ２トルクＴmとの合算トルクが車両前進方向の駆動力として自動変速機２０を介して駆動輪１８へ伝達される。このとき、第１回転機ＭＧ１は正回転にて負トルクを発生する発電機として機能する。第１回転機ＭＧ１の発電電力Ｗgは、バッテリ２６に充電されたり、第２回転機ＭＧ２にて消費される。第２回転機ＭＧ２は、発電電力Ｗgの全部又は一部を用いて、或いは発電電力Ｗgに加えてバッテリ２６からの電力を用いて、ＭＧ２トルクＴmを出力する。第２回転機ＭＧ２の消費電力Ｗmが、発電電力Ｗgの全部を消費した電力であって、バッテリ２６から持ち出された電力を消費した電力を含まない場合には、バッテリ２６の充放電電力収支はゼロとなる。

図２の各破線Ａ，Ｂに示すように、エンジン１４を停止させると共に第２回転機ＭＧ２を駆動源として走行するモータ走行が可能なモータ走行モードでの共線図では、動力分配機構１６において、キャリアＣＡはゼロ回転とされ、リングギヤＲには正回転にて正トルクとなるＭＧ２トルクＴmが入力される。このとき、サンギヤＳに連結された第１回転機ＭＧ１は、無負荷状態とされて負回転にて空転させられる。つまり、モータ走行モードでは、エンジン１４は駆動されず、エンジン回転速度Ｎeはゼロとされ、ＭＧ２トルクＴm(ここでは正回転の力行トルク)が車両前進方向の駆動力として自動変速機２０を介して駆動輪１８へ伝達される。

動力伝達装置１２では、エンジン１４が動力伝達可能に連結された第１回転要素ＲＥ１としてのキャリアＣＡと、差動用電動機(差動用回転機)としての第１回転機ＭＧ１が動力伝達可能に連結された第２回転要素ＲＥ２としてのサンギヤＳと、中間伝達部材２８に連結された第３回転要素ＲＥ３としてのリングギヤＲとの３つの回転要素を有する動力分配機構１６を備えて、第１回転機ＭＧ１の運転状態が制御されることにより動力分配機構１６の差動状態が制御される電気式無段変速部としての電気式無段変速機３０(図１参照)が構成される。つまり、エンジン１４が動力伝達可能に連結された動力分配機構１６と動力分配機構１６に動力伝達可能に連結された第１回転機ＭＧ１とを有して、第１回転機ＭＧ１の運転状態が制御されることにより動力分配機構１６の差動状態が制御される電気式変速機構(電気式差動機構)としての電気式無段変速機３０が構成される。電気式無段変速機３０は、変速比γ０(＝エンジン回転速度Ｎe／ＭＧ２回転速度Ｎm)を変化させる電気的な無段変速機として作動させられて、エンジン１４の動力を駆動輪１８側へ伝達する無段変速部である。中間伝達部材２８は、電気式無段変速機３０の出力回転部材である。第２回転機ＭＧ２は、中間伝達部材２８に動力伝達可能に連結された走行用電動機(走行用回転機)である。

図１に戻り、自動変速機２０は、中間伝達部材２８と駆動輪１８との間の動力伝達経路の一部を構成する機械式有段変速部としての機械式変速機構である。従って、動力伝達装置１２は、電気式無段変速機３０と自動変速機２０とを直列に備えている。自動変速機２０は、例えば複数組の遊星歯車装置と複数の係合装置とを有し、複数の係合装置の何れかの掴み替えにより(すなわち係合装置の係合と解放との切替えにより)変速が実行される、所謂クラッチツゥクラッチ変速を行う公知の遊星歯車式自動変速機である。つまり、自動変速機２０は、係合装置の係合と解放とにより変速が実行されて、変速比(ギヤ比)γat(＝ＡＴ入力軸回転速度Ｎi／ＡＴ出力軸回転速度Ｎo)が異なる複数のギヤ段が選択的に形成される有段変速部である。中間伝達部材２８は、リングギヤＲと一体的に連結されていると共に、自動変速機２０の入力回転部材である変速機入力軸(ＡＴ入力軸)３２と一体的に連結されている。従って、ＡＴ入力軸回転速度Ｎiは、中間伝達部材２８の回転速度と同値であり、又、第２回転機ＭＧ２の回転速度であるＭＧ２回転速度Ｎmと同値である。中間伝達部材２８の回転速度は、ＡＴ入力軸回転速度Ｎi又はＭＧ２回転速度Ｎmで表すことができる。

前記複数の係合装置はそれぞれ、エンジン１４や第２回転機ＭＧ２からの動力を受けるＡＴ入力軸３２と、自動変速機２０の出力回転部材である、駆動輪１８に動力を伝達する変速機出力軸(ＡＴ出力軸)３４との間で回転とトルクとを伝達する油圧式の摩擦係合装置である。これら係合装置は、自動変速機２０に備えられた油圧制御回路３６内のソレノイドバルブ等による係合油圧(クラッチ油圧)の調圧によりそれぞれのトルク容量(クラッチトルク)が変化させられることで、それぞれ係合と解放とが制御される。本実施例では、便宜上、前記複数の係合装置をクラッチＣと称すが、クラッチＣはクラッチ以外にも公知のブレーキ等を含むものとする。

ここで、クラッチＣのクラッチトルクは、例えばクラッチＣの摩擦材の摩擦係数や摩擦板を押圧するクラッチ油圧によって決まる。クラッチＣを滑らすことなく(すなわちクラッチＣに差回転速度を生じさせることなく)ＡＴ入力軸３２とＡＴ出力軸３４との間でトルク(例えばＡＴ入力軸３２に入力されるトルクであるＡＴ入力トルクＴi)を伝達する為には、そのトルクに対してクラッチＣの各々にて受け持つ必要があるクラッチ伝達トルク分(すなわちクラッチＣの分担トルク)が得られるクラッチトルクが必要になる。但し、クラッチ伝達トルク分が得られるクラッチトルクにおいては、クラッチトルクを増加させてもクラッチ伝達トルクは増加しない。つまり、クラッチトルクは、クラッチＣが伝達できる最大のトルクに相当し、クラッチ伝達トルクは、クラッチＣが実際に伝達するトルクに相当する。従って、クラッチＣに差回転速度が生じている状態では、クラッチトルクがクラッチ伝達トルクに相当する。尚、クラッチトルク(或いはクラッチ伝達トルク)とクラッチ油圧とは、例えばクラッチＣのパック詰めに必要なクラッチ油圧を供給する領域を除けば、略比例関係にある。

自動変速機２０は、第１遊星歯車装置３８及び第２遊星歯車装置３９の各回転要素(サンギヤＳ１，Ｓ２、キャリアＣＡ１，ＣＡ２、リングギヤＲ１，Ｒ２)が、直接的に或いはクラッチＣ(クラッチＣ１，Ｃ２、ブレーキＢ１，Ｂ２）やワンウェイクラッチＦ１を介して間接的(或いは選択的)に、一部が互いに連結されたり、ＡＴ入力軸３２、非回転部材としてのケース４０、或いはＡＴ出力軸３４に連結されている。そして、クラッチＣのそれぞれの係合解放制御により、運転者のアクセル操作や車速Ｖ等に応じて、図３の係合作動表に示すように前進４段の各ギヤ段が成立させられる。図３の「１ｓｔ」から「４ｔｈ」は前進ギヤ段としての第１速ギヤ段(ＡＴ_１速)から第４速ギヤ段(ＡＴ_４速)を意味している。図３の係合作動表は、上記各ギヤ段とクラッチＣの各作動状態との関係をまとめたものであり、「○」は係合、「△」はエンジンブレーキ時に係合、空欄は解放をそれぞれ表している。第１速ギヤ段「１ｓｔ」を成立させるブレーキＢ２には並列にワンウェイクラッチＦ１が設けられているので、発進時(加速時)にはブレーキＢ２を係合させる必要は無い。

図１に戻り、車両１０は、例えば車両１０の制御装置を含む電子制御装置５０を備えている。よって、図１は、電子制御装置５０の入出力系統を示す図であり、又、電子制御装置５０による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。電子制御装置５０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両１０の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置５０は、エンジン１４の出力制御、第１回転機ＭＧ１及び第２回転機ＭＧ２の回生制御を含む各出力制御、自動変速機２０の変速制御等を実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用、回転機制御用、油圧制御用(変速制御用)等に分けて構成される。

電子制御装置５０には、車両１０が備える各種センサ(例えばエンジン回転速度センサ６０、レゾルバ等の回転機回転速度センサ６２，６４、車速センサ６６、アクセル開度センサ６８、スロットル弁開度センサ７０、バッテリセンサ７２など)により検出された検出信号に基づく各種実際値(例えばエンジン１４の回転速度であるエンジン回転速度Ｎe、第１回転機ＭＧ１の回転速度であるＭＧ１回転速度Ｎg、ＡＴ入力軸３２の回転速度であるＡＴ入力軸回転速度Ｎiに対応する第２回転機ＭＧ２の回転速度であるＭＧ２回転速度Ｎm、車速Ｖに対応するＡＴ出力軸３４の回転速度であるＡＴ出力軸回転速度Ｎo、運転者の加速要求量としてのアクセルペダルの操作量であるアクセル開度θacc、電子スロットル弁の開度であるスロットル弁開度θth、バッテリ２６のバッテリ温度ＴＨbatやバッテリ充放電電流Ｉbatやバッテリ電圧Ｖbatなど)が、それぞれ供給される。又、電子制御装置５０からは、エンジン１４を制御する為のエンジン制御指令信号Ｓe、第１回転機ＭＧ１及び第２回転機ＭＧ２を制御するインバータ２４を作動させる為の回転機制御指令信号Ｓmg、自動変速機２０の変速に関連するクラッチＣを制御する為の油圧制御指令信号Ｓatなどが、それぞれ出力される。この油圧制御指令信号Ｓatは、例えばクラッチＣの各々の油圧アクチュエータへ供給される各クラッチ油圧を調圧する各ソレノイドバルブを駆動する為の指令信号(油圧指令値)であり、油圧制御回路３６へ出力される。

電子制御装置５０は、例えばバッテリ充放電電流Ｉbat及びバッテリ電圧Ｖbatなどに基づいてバッテリ２６の充電状態(充電容量)ＳＯＣを算出する。又、電子制御装置５０は、例えばバッテリ温度ＴＨbat及びバッテリ２６の充電容量ＳＯＣに基づいて、バッテリ２６の入力電力の制限を規定する充電可能電力(入力可能電力)Ｗin、及びバッテリ２６の出力電力の制限を規定する放電可能電力(出力可能電力)Ｗoutを算出する。充放電可能電力Ｗin，Ｗoutは、例えばバッテリ温度ＴＨbatが常用域より低い低温域ではバッテリ温度ＴＨbatが低い程低くされ、又、バッテリ温度ＴＨbatが常用域より高い高温域ではバッテリ温度ＴＨbatが高い程低くされる。又、充電可能電力Ｗinは、例えば充電容量ＳＯＣが大きな領域では充電容量ＳＯＣが大きい程小さくされる。又、放電可能電力Ｗoutは、例えば充電容量ＳＯＣが小さな領域では充電容量ＳＯＣが小さい程小さくされる。

電子制御装置５０は、車両１０における各種制御を実現する為に、ハイブリッド制御手段すなわちハイブリッド制御部５２、及び変速制御手段すなわち変速制御部５４を備えている。

ハイブリッド制御部５２は、エンジン１４の作動を制御するエンジン作動制御手段すなわちエンジン作動制御部としての機能と、インバータ２４を介して第１回転機ＭＧ１及び第２回転機ＭＧ２の作動を制御する回転機作動制御手段すなわち回転機作動制御部としての機能を含んでおり、それら制御機能によりエンジン１４、第１回転機ＭＧ１、及び第２回転機ＭＧ２によるハイブリッド駆動制御等を実行する。具体的には、ハイブリッド制御部５２は、予め実験的に或いは設計的に求められて記憶された(すなわち予め定められた)関係(例えば駆動力マップ)にアクセル開度θacc及び車速Ｖを適用することで要求駆動トルクＴdem(すなわちそのときの車速Ｖにおける要求駆動パワーＰdem)を算出する。ハイブリッド制御部５２は、エンジン最適燃費点、伝達損失、補機負荷、自動変速機２０のギヤ比γat、バッテリ２６の充放電可能電力Ｗin，Ｗout等を考慮して、その要求駆動パワーＰdemを実現するように、エンジン１４、第１回転機ＭＧ１、及び第２回転機ＭＧ２を制御する指令信号(エンジン制御指令信号Ｓe及び回転機制御指令信号Ｓmg)を出力する。この制御の結果として、電気式無段変速機３０の変速比γ０が制御される。エンジン制御指令信号Ｓeは、エンジン１４のパワー指令値である。回転機制御指令信号Ｓmgは、例えばエンジントルクＴeの反力トルク(ＭＧ１トルクＴg)を出力する第１回転機ＭＧ１の発電電力Ｗgの指令値であり、又、ＭＧ２トルクＴmを出力する第２回転機ＭＧ２の消費電力Ｗmの指令値である。

ハイブリッド制御部５２は、走行モードとして、モータ走行モード或いはハイブリッド走行モードを走行状態に応じて選択的に成立させる。例えば、ハイブリッド制御部５２は、要求駆動パワーＰdemが予め定められた閾値よりも小さなモータ走行領域にある場合には、モータ走行モードを成立させる一方で、要求駆動パワーＰdemが予め定められた閾値以上となるエンジン走行領域にある場合には、ハイブリッド走行モードを成立させる。又、ハイブリッド制御部５２は、要求駆動パワーＰdemがモータ走行領域にあるときであっても、バッテリ２６の充電容量ＳＯＣが予め定められた閾値未満となる場合には、ハイブリッド走行モードを成立させる。

ハイブリッド制御部５２は、モータ走行モードからハイブリッド走行モードへ切り替えるときには、運転が停止されているエンジン１４を始動させる。その為、ハイブリッド制御部５２は、第１回転機ＭＧ１を用いてエンジン１４を回転駆動する(すなわちクランキングする)ことでエンジン１４を始動する始動制御を実行するエンジン始動制御手段すなわちエンジン始動制御部５６を機能的に備えている。

変速制御部５４は、予め定められた関係(変速マップ)に従って自動変速機２０の変速を実行すべきか否かを判断する。変速制御部５４は、自動変速機２０の変速を実行すべきと判断した場合には、その判断したギヤ段を形成するように、自動変速機２０の変速に関与するクラッチＣを係合及び／又は解放させる油圧制御指令信号Ｓatを油圧制御回路３６へ出力して、自動変速機２０の変速制御を実行する。

上記変速マップは、例えば車速Ｖ(ＡＴ出力軸回転速度Ｎo)及びアクセル開度θaccを変数とする二次元座標上に、自動変速機２０の変速が判断される為の変速線を有する所定の関係である。この変速マップにおける各変速線は、アップシフトが判断される為のアップ線、及びダウンシフトが判断される為のダウン線である。この各変速線は、あるアクセル開度θaccを示す線上において実際の車速Ｖが線を横切ったか否か、又は、ある車速Ｖを示す線上において実際のアクセル開度θaccが線を横切ったか否か、すなわち変速線上の変速を実行すべき値(変速点)を横切ったか否かを判定する為のものであり、この変速点の連なりとして予め定められている。例えば、現在のギヤ段(以下、現在ギヤ段という)から１段ロー側のギヤ段へのダウンシフトを判断するダウン線において、アクセル開度θaccがθy[％]とされたときに設定される変速点としてのダウンシフト点は、次回ダウン車速Ｖxとなる。特に、アクセルオフの減速走行となる惰性走行中においては、次回ダウン車速Ｖxを次回コーストダウン車速Ｖxcと称する。そして、現在の車速(以下、現在車速という)Ｖがその次回ダウン車速Ｖxよりも高い場合には、ダウンシフトを実行すべきとは判断されない一方で、現在車速Ｖがその次回ダウン車速Ｖxよりも低い場合には、ダウンシフトを実行すべきと判断される。

ところで、電気式無段変速機３０と自動変速機２０とを直列に備えた動力伝達装置１２では、エンジン１４の運転が停止されたモータ走行モードにおいて自動変速機２０がダウンシフトされると、ＡＴ入力軸回転速度Ｎi(＝ＭＧ２回転速度Ｎm)が上昇させられるので、電気式無段変速機３０の差動作用によってＭＧ１回転速度ＮgもＭＧ２回転速度Ｎmに比例して上昇させられる(図２の各破線Ａ，Ｂ参照)。一方で、第１回転機ＭＧ１を用いたエンジン１４の始動制御においては、第１回転機ＭＧ１によるクランキングパワーが必要である。このクランキングパワーは、所定の正トルクであるクランキングパワーと負回転速度であるＭＧ１回転速度Ｎgとの積で表される第１回転機ＭＧ１の発電電力Ｗg(＝クランキングトルク×Ｎg)であるので、ＭＧ２回転速度Ｎmが高い程、始動制御に必要なクランキングパワーが高くされる(図２の各破線Ａ，Ｂ及び各一点鎖線Ｃ，Ｄ参照)。他方で、第１回転機ＭＧ１を用いたエンジン１４の始動制御は、バッテリ２６の入力電力の制限を守って(すなわち充電可能電力Ｗinの範囲内で)実行することが望ましい。そうすると、充電可能電力Ｗin又は必要なクランキングパワーに因っては、実際に出力可能なクランキングパワーが不足し、第１回転機ＭＧ１を用いたエンジン１４の始動制御が制限される(例えばエンジン始動ができなくなる)可能性がある。その為、自動変速機２０のダウンシフトによってＭＧ２回転速度Ｎmが高くされるとクランキングパワーが不足してしまうような場合には、エンジン始動が制限されることを回避する為に、そのダウンシフト中にエンジン１４の始動制御を実行することが考えられる。しかしながら、エンジン１４の始動制御が自動変速機２０の変速制御に影響を及ぼすなどする為、ダウンシフト中に始動制御が実行されるとショックが発生し易くなる。尚、アクセルオンに伴って、自動変速機２０のダウンシフトが判断され、且つ、モータ走行モードからハイブリッド走行モードへの切替えが判断された場合には、ショックの抑制よりも加速応答性を優先して、ダウンシフト制御と始動制御とを重ねて実行する態様を採用することが好適である。従って、本実施例では、アクセルオフの減速走行となる、エンジン１４の運転が停止された惰性走行中における自動変速機２０のダウンシフト(すなわちコーストダウンシフト)を実行した際に、ショックが発生することやエンジン始動が制限されることを回避する制御作動を提案する。

そこで、電子制御装置５０は、次回のコーストダウンシフト(次回コーストダウンシフト)においてクランキングパワーが不足することに起因するエンジン始動を行う必要があるときには(すなわち、次回コーストダウンシフトとエンジン始動とが重ねて実行されることが予想されるときには)、近い将来、次回コーストダウンシフトが実行されると判断した時点で、次回コーストダウンシフトの実行開始に先立って、予めエンジン１４の始動制御を実行する。

具体的には、電子制御装置５０は、自動変速機２０のダウンシフトとエンジン始動とが重なることでのショックの発生を回避し、又、充電可能電力Ｗinによってエンジン始動が制限されることを回避する制御を実現する為に、車両状態判定手段すなわち車両状態判定部５８、及び閾値設定手段すなわち閾値設定部５９を更に備えている。

車両状態判定部５８は、惰性走行中において、自動変速機２０の次回のダウンシフト(すなわち次回コーストダウンシフト)が実行されるとＭＧ２回転速度Ｎmが閾値Ｎmcrよりも高くなるか否か(すなわち次回コーストダウンシフトにおいてエンジン始動を行う必要があるか否か)を判定する。この閾値Ｎmcrは、例えばこの値を超えるとＭＧ１回転速度Ｎgが高回転となる為にクランキングパワーが不足することになるＭＧ２回転速度Ｎmであって、現在の充電可能電力Ｗin(以下、現在Ｗinという)にて第１回転機ＭＧ１を用いたエンジン１４のクランキングか可能となるＭＧ２回転速度Ｎmの上限値(最大値)である。

車両状態判定部５８は、次式(１)が成立するか否かに基づいて、次回コーストダウンシフトにおいてエンジン始動を行う必要があるか否か(すなわち次回コーストダウンシフトにおいてエンジン始動とダウンシフトとが重なって実行されるか否か)を判定する。次式(１)において、「Ｎoc」は、変速マップ等において予め定められた次回コーストダウン車速Ｖxcに対応するＡＴ出力軸回転速度Ｎoであり、「γata」は、自動変速機２０の次回コーストダウンシフト後のギヤ比γatであり、「Ｎmcr」は、閾値設定部５９により設定された閾値Ｎmcrである。

Ｎoc × γata ＞Ｎmcr …(１)

閾値設定部５９は、現在Ｗinに基づいて閾値Ｎmcrを設定する。具体的には、閾値設定部５９は、現在Ｗinを第１回転機ＭＧ１が出力可能な最大のクランキングパワーに設定し、現在Ｗinにて可能な最大のＭＧ１回転速度Ｎg(最大ＭＧ１回転速度Ｎgcr)(＝現在Ｗin／クランキングトルク)を算出する。閾値設定部５９は、動力分配機構１６における３つの回転要素の回転速度の相対的関係(ここでは、エンジン回転速度Ｎeはゼロとした)に基づいて予め定められた次式(２)に、最大ＭＧ１回転速度Ｎgcrを適用することで閾値Ｎmcrを算出する。尚、クランキングトルクは、所定の値(例えばエンジン１４をクランキングするのに必要なＭＧ１トルクＴgとして予め定められた一定値或いはエンジン１４の温度等によって変化させられる値)であり、ρは、前述した動力分配機構１６の歯車比ρである。このように、現在Ｗinが低い程、最大ＭＧ１回転速度Ｎgcrが低くされて閾値Ｎmcrが小さくされる。つまり、閾値設定部５９は、バッテリ２６の充電可能電力(入力可能電力)Ｗin(すなわち現在Ｗin)が低い程、閾値Ｎmcrが小さくなるように設定する。

Ｎmcr ＝ −ρ×Ｎgcr …(２)

車両状態判定部５８は、惰性走行中において、現在の減速度(以下、現在減速度という)にて減速走行が継続されると次回コーストダウンシフトが実行されるか否か(すなわち近い将来次回コーストダウンシフトを実施するか否か)を判定する。車両状態判定部５８は、次式(３)が成立するか否かに基づいて、近い将来次回コーストダウンシフトを実施するか否かを判定する。次式(３)において、「Ｖ」は、現在車速Ｖであり、「dＶ/dt」は、現在減速度であり、「ＴＭcr」は、エンジン始動時間ＴＭcrであり、「Ｖxc」は、次回コーストダウン車速Ｖxcである。このように、現在車速Ｖが次回コーストダウン車速Ｖxcに到達したか否かを判断するのではなく、現時点からエンジン始動時間ＴＭcr分だけ経過したら車速Ｖが次回コーストダウン車速Ｖxcに到達するか否かを判断する。従って、この判断が肯定されたときにエンジン１４の始動制御を開始することで、エンジン始動が完了後に次回コーストダウンシフトの制御が開始されるので、両者が重なって実行されることが回避又は抑制される。尚、エンジン始動時間ＴＭcrは、例えば始動制御の開始時点からエンジン始動完了時点までに要する時間として予め定められた一定時間或いはエンジン１４の温度等によって変化させられる時間である。

Ｖ − dＶ/dt × ＴＭcr ≦ Ｖxc …(３)

エンジン始動制御部５６は、惰性走行中において、車両状態判定部５８により自動変速機２０の次回コーストダウンシフトが実行されるとＭＧ２回転速度Ｎmが閾値Ｎmcrよりも高くなると判定され、且つ、車両状態判定部５８により現在減速度にて減速走行が継続されると次回コーストダウンシフトが実行されると判定された場合には、第１回転機ＭＧ１を用いてエンジン１４の始動制御を実行する。

図４は、電子制御装置５０の制御作動の要部すなわち電気式無段変速機３０と自動変速機２０とを直列に備えた車両１０において、エンジン始動と自動変速機２０の変速(特にはコーストダウンシフト)とが重なることでのショックの発生を回避すると共に変速後にバッテリ２６の充電可能電力Ｗinの制限によってエンジン始動が制限されることを回避する為の制御作動を説明するフローチャートであり、例えば惰性走行中に繰り返し実行される。図５は、図４のフローチャートに示す制御作動を実行した場合のタイムチャートの一例である。

図４において、先ず、車両状態判定部５８及び閾値設定部５９の機能に対応するステップ(以下、ステップを省略する)Ｓ１０において、前記式(２)を用いて閾値Ｎmcrが算出されると共に、前記式(１)が成立するか否かに基づいて、次回コーストダウンシフトにおいてエンジン始動を行う必要があるか否が判定される。このＳ１０の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このＳ１０の判断が肯定される場合は車両状態判定部５８の機能に対応するＳ２０において、前記式(３)が成立するか否かに基づいて、近い将来次回コーストダウンシフトを実施するか否かが判定される。このＳ２０の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このＳ２０の判断が肯定される場合はエンジン始動制御部５６の機能に対応するＳ３０において、エンジン１４の始動要求が為され、第１回転機ＭＧ１を用いてエンジン１４の始動制御が実行される。

図５において、ｔ１時点は、４→３コーストダウンシフトが開始されたことを示している。この４→３コーストダウンシフトの開始前においては、次回コーストダウンシフトにおいてエンジン始動を行う必要があるか(すなわち次回コーストダウンシフトでエンジン始動するか)との判断が肯定されていないので、この４→３コーストダウンシフトの開始前において、近い将来コーストダウンシフトを実施するかとの判断が肯定されてもエンジン始動要求は為されない。ｔ２時点は、４→３コーストダウンシフトの実行が終了した３→２コーストダウンシフトの開始前において、次回コーストダウンシフトが実行されるとＭＧ２回転速度Ｎmが閾値Ｎmcrよりも高くなると判断された為に、次回コーストダウンシフトでエンジン始動するかとの判断が肯定されたことを示している。この状態で車速Ｖが低下していき、近い将来コーストダウンシフトを実施するかとの判断が肯定されると、エンジン始動要求が為される(ｔ３時点参照)。そして、３→２コーストダウンシフトが開始されるｔ４時点では、エンジン始動が完了させられている。この結果、自動変速機２０のダウンシフトとエンジン始動との同時制御(すなわちダウンシフトとエンジン始動との各制御の少なくとも一部が重なること)が回避される。尚、破線に示す比較例では、３→２コーストダウンシフトの実行中にＭＧ２回転速度Ｎmが閾値Ｎmcrよりも高くなったことでエンジン１４の始動制御が開始された為に、自動変速機２０のダウンシフトとエンジン始動との同時制御が実行されたことを示している。

上述のように、本実施例によれば、惰性走行中において、自動変速機２０の次回コーストダウンシフトが実行されるとＭＧ２回転速度Ｎmが、バッテリ２６の充電可能電力Ｗinが低い程小さくなるように設定された閾値Ｎmcrよりも高くなると判定され、且つ、現在減速度にて減速走行が継続されると次回コーストダウンシフトが実行されると判定された場合には、第１回転機ＭＧ１を用いたエンジン１４の始動制御が実行されるので、次回コーストダウンシフト実行中(又は次回コーストダウンシフト完了後)にエンジン１４の始動制御を実行するとバッテリ２６の充電可能電力Ｗinの制限によってエンジン始動が制限されるような場合は、次回コーストダウンシフトが実行される前にエンジン１４の始動制御が実行される。よって、エンジン始動と自動変速機２０の変速とが重なることでのショックの発生を回避すると共に変速後にバッテリ２６の充電可能電力Ｗinの制限によってエンジン始動が制限されることを回避することができる。又、次回コーストダウンシフトが実行されてもバッテリ２６の充電可能電力Ｗinの制限に引っかからない場合は、次回コーストダウンシフト後にエンジン１４の始動制御が実行されるので、不必要にエンジン始動する頻度が抑制される。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例では、中間伝達部材２８と駆動輪１８との間の動力伝達経路の一部を構成する機械式有段変速部として、前進４段の各ギヤ段が形成される遊星歯車式自動変速機である自動変速機２０を例示したが、この態様に限らない。例えば、自動変速機２０は、複数の係合装置の何れかが選択的に係合されることによりギヤ比が異なる複数のギヤ段が選択的に形成される遊星歯車式の多段変速機であれば良い。又、機械式有段変速部は、常時噛み合う複数対の変速ギヤを２軸間に備える公知の同期噛合型平行２軸式変速機であってアクチュエータによりドグクラッチ(すなわち噛合式クラッチ)の係合と解放とが制御されてギヤ段が自動的に切り替えられる同期噛合型平行２軸式自動変速機、その同期噛合型平行２軸式自動変速機であって入力軸を２系統備える公知のＤＣＴ(Dual Clutch Transmission)などの自動変速機であっても良い。

また、前述の実施例では、動力分配機構１６は、３つの回転要素を有するシングルピニオン型の遊星歯車装置の構成であったが、この態様に限らない。例えば、動力分配機構１６は、複数の遊星歯車装置が相互に連結されることで４つ以上の回転要素を有する差動機構であっても良い。又、動力分配機構１６は、ダブルプラネタリの遊星歯車装置であっても良い。又、動力分配機構１６は、エンジン１４によって回転駆動されるピニオンと、そのピニオンに噛み合う一対のかさ歯車に第１回転機ＭＧ１及び中間伝達部材２８が各々連結された差動歯車装置であっても良い。

尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：車両
１４：エンジン
１６：動力分配機構(差動機構)
ＣＡ：キャリア(第１回転要素)
Ｓ：サンギヤ(第２回転要素)
Ｒ：リングギヤ(第３回転要素)
１８：駆動輪
２０：自動変速機(機械式有段変速部)
２６：バッテリ(蓄電装置)
２８：中間伝達部材
３０：電気式無段変速機(電気式無段変速部)
５０：電子制御装置(制御装置)
５６：エンジン始動制御部
５９：閾値設定部
ＭＧ１：第１回転機
ＭＧ２：第２回転機

Claims

エンジンが動力伝達可能に連結された第１回転要素と第１回転機が動力伝達可能に連結された第２回転要素と中間伝達部材に連結された第３回転要素とを有する差動機構を備えて前記第１回転機の運転状態が制御されることにより前記差動機構の差動状態が制御される電気式無段変速部と、前記中間伝達部材と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成すると共に複数のギヤ段が選択的に形成される機械式有段変速部と、前記中間伝達部材に動力伝達可能に連結された第２回転機と、前記第１回転機及び前記第２回転機の各々に対して電力を授受する蓄電装置とを備えた車両の、制御装置であって、
前記エンジンの運転が停止された惰性走行中において、前記機械式有段変速部の次回のダウンシフトが実行されると前記中間伝達部材の回転速度が閾値よりも高くなると判定され、且つ、現在の減速度にて減速走行が継続されると前記次回のダウンシフトが実行されると判定された場合には、前記第１回転機を用いて前記エンジンを始動する始動制御を実行するエンジン始動制御部と、
前記蓄電装置の入力可能電力が低い程、前記閾値が小さくなるように設定する閾値設定部と
を、含むことを特徴とする車両の制御装置。