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JP5701150B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、無段変速機の入力側に連結されるエンジンと、無段変速機の出力側に連結される電動モータと、電動モータに連結される駆動輪とを備えるハイブリッド車両の制御装置に関する。
無段変速機を備えるハイブリッド車両として、無段変速機の入力側にエンジンを組み付ける一方、無段変速機の出力側に電動モータを組み付けるようにしたハイブリッド車両が開発されている(例えば、特許文献１参照)。このハイブリッド車両はエンジンと電動モータとの間にクラッチを有しており、クラッチを制御することによって走行モードを切り換えることが可能となっている。すなわち、クラッチを解放することでエンジンを駆動輪から切り離すことが可能となり、クラッチを締結することでエンジンを駆動輪に接続することが可能となる。このクラッチを締結状態に切り換える際には、締結前にクラッチ前後の回転数を同期させることにより、クラッチの締結ショックを抑制することが重要となっている。
特開平８−２６６０１２号公報
ところで、クラッチの入力回転数はエンジン回転数に連動する一方、クラッチの出力回転数は車速に連動している。したがって、走行中にクラッチを締結して走行モードを切り換える際には、エンジンを始動して回転数制御を行うことにより、車速に連動する出力回転数に向けて入力回転数を引き上げる必要がある。しかしながら、車速変化に伴って出力回転数が変化した場合には、入力回転数つまりエンジン回転数の目標値を変化させる必要があることから、クラッチの同期制御に時間が掛かるという問題がある。特に、エンジンの応答性は低いことから、頻繁にエンジンの目標回転数が変化する状況では、迅速な同期制御が困難となっていた。
本発明の目的は、クラッチの入力回転数と出力回転数とを素早く同期させることにある。
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記同期制御手段は、前記目標回転数の所定範囲内に前記エンジンの回転数が収束する迄は、最大出力トルクで前記エンジンを制御する一方、前記所定範囲内に前記エンジンの回転数が収束した後には、前記エンジンの回転数と前記目標回転数との回転数差に基づき出力トルクを増減させて前記エンジンを制御することを特徴とする。
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記同期制御手段は、前記無段変速機を最大変速速度で制御する際の予測変速比と、前記エンジンを最大出力トルクで制御する際の予測回転数とに基づき、前記クラッチの前記入力回転数が前記出力回転数に同期するまでの同期時間を算出し、前記同期時間が経過したときの前記予測回転数を前記目標回転数として設定することを特徴とする。
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記同期制御手段は、車両加速度が所定値を上回る場合に、前記目標回転数を再設定することを特徴とする。
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記クラッチの前記入力回転数と前記出力回転数との回転数差が所定値以内となり、かつ前記クラッチの入力回転加速度と出力回転加速度との加速度差が所定値以内となる場合に、前記クラッチを締結状態に切り換えるクラッチ制御手段を有することを特徴とする。
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、無段変速機の入力側に連結されるエンジンと、前記無段変速機の出力側に連結される電動モータと、前記電動モータに連結される駆動輪とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、前記エンジンと前記電動モータとの間に設けられ、前記駆動輪に前記エンジンを連結する際に締結状態に切り換えられる一方、前記駆動輪から前記エンジンを切り離す際に解放状態に切り換えられるクラッチと、前記クラッチを解放状態から締結状態に切り換える際に、前記エンジンの回転数および前記無段変速機の変速比を制御し、前記クラッチの入力回転数と出力回転数とを同期させる同期制御手段と、を有し、前記同期制御手段は、前記エンジンの目標回転数を固定するとともに、前記無段変速機の目標変速比を前記入力回転数と前記出力回転数との回転数差に基づき変化させ、前記同期制御手段は、前記目標回転数の所定範囲内に前記エンジンの回転数が収束する迄は、最大出力トルクで前記エンジンを制御する一方、前記所定範囲内に前記エンジンの回転数が収束した後には、前記エンジンの回転数と前記目標回転数との回転数差に基づき出力トルクを増減させて前記エンジンを制御する、ことを特徴とする。また、本発明のハイブリッド車両の制御装置は、無段変速機の入力側に連結されるエンジンと、前記無段変速機の出力側に連結される電動モータと、前記電動モータに連結される駆動輪とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、前記エンジンと前記電動モータとの間に設けられ、前記駆動輪に前記エンジンを連結する際に締結状態に切り換えられる一方、前記駆動輪から前記エンジンを切り離す際に解放状態に切り換えられるクラッチと、前記クラッチを解放状態から締結状態に切り換える際に、前記エンジンの回転数および前記無段変速機の変速比を制御し、前記クラッチの入力回転数と出力回転数とを同期させる同期制御手段と、を有し、前記同期制御手段は、前記エンジンの目標回転数を固定するとともに、前記無段変速機の目標変速比を前記入力回転数と前記出力回転数との回転数差に基づき変化させ、前記同期制御手段は、前記無段変速機を最大変速速度で制御する際の予測変速比と、前記エンジンを最大出力トルクで制御する際の予測回転数とに基づき、前記クラッチの前記入力回転数が前記出力回転数に同期するまでの同期時間を算出し、前記同期時間が経過したときの前記予測回転数を前記目標回転数として設定する、ことを特徴とする。
本発明によれば、入力回転数と出力回転数とを同期させる際に、エンジンの目標回転数を固定したので、エンジン回転数を目標回転数付近に早期に収束させることができ、入力回転数と出力回転数とを素早く同期させることが可能となる。また、入力回転数と出力回転数とを同期させる際に、無段変速機の目標変速比を入力回転数と出力回転数との回転数差に基づき変化させたので、車速変化等の外乱が生じた場合であっても、確実に入力回転数と出力回転数とを同期させることが可能となる。
ハイブリッド車両に搭載されるパワーユニットを示す概略図である。 (ａ)〜(ｃ)はＥＶモードからＨＥＶモードへの走行モードの切換過程を示す説明図である。 (ａ)〜(ｃ)はＥＶモードからＨＥＶモードへの走行モードの切換過程を示す説明図である。 パワーユニットとその制御系との一部の構成を示す概略図である。 仮目標回転数を算出する際の手順の一例を示すフローチャートである。 仮目標回転数を算出する際に参照されるエンジン回転数の特性線図である。 仮目標回転数を算出する際に参照される変速比の特性線図である。 ＥＶモードからＨＥＶモードに走行モードを切り換える際の手順を示すフローチャートである。 ＥＶモードからＨＥＶモードに走行モードを切り換える際の手順を示すフローチャートである。 同期制御における入力回転数、出力回転数、変速比、エンジン回転数の変化を示すタイムチャートである。 無段変速機を最大変速速度でダウンシフトさせたときの変速比の上昇特性を示す特性線図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はハイブリッド車両に搭載されるパワーユニット１０を示す概略図である。このパワーユニット１０は、本発明の一実施の形態であるハイブリッド車両の制御装置によって制御されている。図１に示すように、パワーユニット１０は無段変速機１１を有しており、無段変速機１１の入力側にはトルクコンバータ１２を介してエンジン１３が連結される一方、無段変速機１１の出力側にはクラッチ１４を介してモータジェネレータ(電動モータ)１５が連結されている。また、モータジェネレータ１５には、デファレンシャル機構１６を介して駆動輪１７が連結されている。このようなパワーユニット１０においては、クラッチ１４を締結することでエンジン１３を駆動輪１７に連結することが可能となり、クラッチ１４を解放することでエンジン１３を駆動輪１７から切り離すことが可能となる。
無段変速機１１は、プライマリ軸２０とこれに平行となるセカンダリ軸２１とを有している。プライマリ軸２０にはプライマリプーリ２２が設けられており、プライマリプーリ２２の背面側にはプライマリ油室２３が区画されている。また、セカンダリ軸２１にはセカンダリプーリ２４が設けられており、セカンダリプーリ２４の背面側にはセカンダリ油室２５が区画されている。さらに、プライマリプーリ２２およびセカンダリプーリ２４には駆動チェーン２６が巻き掛けられている。プライマリ油室２３およびセカンダリ油室２５の油圧を調整することにより、プーリ溝幅を変化させて駆動チェーン２６の巻き付け径を変化させることができ、プライマリ軸２０からセカンダリ軸２１に対する無段変速が可能となる。なお、チェーンドライブ式の無段変速機１１に限られることはなく、ベルトドライブ式やトラクションドライブ式の無段変速機であっても良い。
無段変速機１１にエンジン動力を伝達するため、エンジン１３とプライマリプーリ２２との間にはトルクコンバータ１２が設けられている。トルクコンバータ１２は、クランク軸３０に連結されるポンプインペラ３１と、このポンプインペラ３１に対向するとともにタービン軸３２に連結されるタービンランナ３３とを備えている。また、トルクコンバータ１２にはロックアップクラッチ(第２クラッチ)３４が組み込まれている。ロックアップクラッチ３４はタービンランナ３３に連結されるクラッチプレート３５を有しており、このクラッチプレート３５はフロントカバー３６とタービンランナ３３との間に配置されている。クラッチプレート３５のタービンランナ３３側にはアプライ室３７が区画されており、クラッチプレート３５のフロントカバー３６側にはリリース室３８が区画されている。アプライ室３７に作動油を供給してリリース室３８から作動油を排出することにより、クラッチプレート３５はフロントカバー３６に押し付けられ、ロックアップクラッチ３４はクランク軸３０とタービン軸３２とを直結する締結状態となる。一方、リリース室３８に作動油を供給してアプライ室３７から作動油を排出することにより、クラッチプレート３５はフロントカバー３６から引き離され、ロックアップクラッチ３４はクランク軸３０とタービン軸３２とを切り離す解放状態となる。なお、図示する場合には、トルクコンバータ１２のタービン軸３２と無段変速機１１のプライマリ軸２０とが直結されるが、これに限られることはなく、タービン軸３２とプライマリ軸２０との間に遊星歯車列等からなる前後進切換機構を組み付けても良く、タービン軸３２とプライマリ軸２０との間にギヤ列を組み付けても良い。
前述したように、セカンダリプーリ２４とモータジェネレータ１５との間には、走行モードを切り換えるためのクラッチ１４が設けられている。このクラッチ１４は、セカンダリ軸２１に連結されるクラッチ入力軸４０と、モータジェネレータ１５のロータ１５ａに連結されるクラッチ出力軸４１とを備えている。クラッチ入力軸４０には摩擦板４２ａを備えたクラッチドラム４２が連結されており、クラッチ出力軸４１には摩擦板４３ａを備えたクラッチハブ４３が連結されている。また、クラッチドラム４２には油圧ピストン４４が組み込まれており、油圧ピストン４４の背面側には締結油室４５が区画されている。この締結油室４５に作動油を供給することにより、油圧ピストン４４を摩擦板４２ａ，４３ａに向けて移動させることが可能となる。これにより、油圧ピストン４４によって摩擦板４２ａ，４３ａを互いに押し付けることができ、クラッチ１４を締結状態に切り換えることが可能となる。一方、締結油室４５から作動油を排出することにより、油圧ピストン４４を摩擦板４２ａ，４３ａから引き離すことが可能となる。これにより、摩擦板４２ａ，４３ａの押し付けを解除することができ、クラッチ１４を解放状態に切り換えることが可能となる。なお、クラッチ１４としては、図示する油圧クラッチに限られることはなく、電磁力によって締結状態と解放状態とに切り換えられる電磁クラッチであっても良い。また、クラッチ１４としては、図示する摩擦クラッチに限られることはなく、噛合クラッチであっても良い。
無段変速機１１、ロックアップクラッチ３４、クラッチ１４等に対して作動油を供給するため、エンジン１３にはポンプインペラ３１を介してオイルポンプ４６が連結されている。また、オイルポンプ４６にはバルブユニット４７が接続されており、バルブユニット４７を介して無段変速機１１、ロックアップクラッチ３４およびクラッチ１４等に作動油が供給制御されている。なお、バルブユニット４７には複数の電磁弁が組み込まれており、これらの電磁弁は後述する制御ユニット５０によって制御されている。
図２および図３はＥＶモードからＨＥＶモードへの走行モードの切換過程を示す説明図である。図２(ａ)〜(ｃ)には、ＥＶモードにおいて無段変速機１１が減速側(Ｌｏｗ側)に停止している状況からの切換過程が示されている。また、図３(ａ)〜(ｃ)には、ＥＶモードにおいて無段変速機１１が増速側(Ｈｉｇｈ側)に停止している状況からの切換過程が示されている。ここで、ＥＶモードとは、クラッチ１４を解放状態に切り換えることにより、駆動輪１７からエンジン１３を切り離して走行させる走行モードである。すなわち、動力源としてモータジェネレータ１５のみが駆動輪１７に連結されており、モータ動力のみが駆動輪１７に伝達される状態となっている。また、ＨＥＶモードとは、クラッチ１４を締結状態に切り換えることにより、駆動輪１７にエンジン１３を接続して走行させる走行モードである。すなわち、駆動源としてモータジェネレータ１５およびエンジン１３が駆動輪１７に連結されており、モータ動力およびエンジン動力が駆動輪１７に伝達される状態となっている。なお、ＨＥＶモードにおいて、モータジェネレータ１５を空転状態に制御することにより、エンジン動力のみを駆動輪１７に伝達することも可能である。
図２(ａ)に示すように、クラッチ１４が解放されるＥＶモードでの走行時には、クラッチ出力軸４１は車速に連動して回転する一方、クラッチ入力軸４０は停止した状態となっている。すなわち、クラッチ１４の入力回転数Ｎｃｉは出力回転数Ｎｃｏに比べて大幅に低下した状態となっている。このＥＶモードからクラッチ１４を締結してＨＥＶモードに移行させるためには、図２(ｂ)に示すように、エンジン１３を始動してエンジン１３の回転数(エンジン回転数Ｎｅ)を引き上げることにより、クラッチ１４の入力回転数Ｎｃｉを出力回転数Ｎｃｏに向けて引き上げる必要がある。図２(ａ)に示すように、無段変速機１１が減速側で停止している場合には、エンジン回転数Ｎｅが減速されてクラッチ入力軸４０に伝達されるため、入力回転数Ｎｃｉを素早く引き上げることが困難となる。そこで、図２(ｂ)に示すように、エンジン回転数Ｎｅを引き上げるとともに、無段変速機１１を増速側にアップシフトさせ、入力回転数Ｎｃｉを出力回転数Ｎｃｏに向けて素早く上昇させている。そして、入力回転数Ｎｃｉが出力回転数Ｎｃｏに到達すると、図２(ｃ)に示すように、クラッチ１４が締結状態に切り換えられ、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切り換えが完了する。
一方、図３(ａ)に示すように、無段変速機１１が増速側で停止している場合には、エンジン回転数Ｎｅが増速されてクラッチ入力軸４０に伝達されるため、前述したようにエンジン回転数Ｎｅを引き上げると、入力回転数Ｎｃｉが出力回転数Ｎｃｏを上回ることが考えられる。そこで、無段変速機１１の変速比ｉが小さすぎる場合、つまりエンジン回転数が所定回転数(例えば１０００ｒｐｍ)に保持されたときに入力回転数Ｎｃｉが出力回転数Ｎｃｏを超える変速比である場合には、図３(ｂ)に示すように、無段変速機１１を減速側にダウンシフトしている。このように、入力回転数Ｎｃｉを引き下げる方向に変速制御を実行することにより、入力回転数Ｎｃｉを出力回転数Ｎｃｏに向けて収束させることが可能となる。そして、入力回転数Ｎｃｉが出力回転数Ｎｃｏに到達すると、図３(ｃ)に示すように、クラッチ１４が締結状態に切り換えられ、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切り換えが完了する。なお、同期制御においてエンジン回転数Ｎｅをアイドリング回転数(例えば６００ｒｐｍ)ではなく、所定回転数(例えば１０００ｒｐｍ)に保持する理由としては、オイルポンプ４６を適切に駆動して無段変速機１１の変速制御に必要な油圧を確保するためである。
このように、クラッチ１４を締結して走行モードをＥＶモードからＨＥＶモードに切り換える際には、入力回転数Ｎｃｉを出力回転数Ｎｃｏに対して素早く同期させることが重要となっている。そこで、本発明の一実施の形態であるハイブリッド車両の制御装置は、前述したように、エンジン１３の回転数制御を実行するとともに無段変速機１１の変速制御を実行している。以下、ハイブリッド車両の制御装置による同期制御について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、図２(ｂ)に示した無段変速機１１のアップシフトを伴う同期制御について説明した後に、図３(ｂ)に示した無段変速機１１のダウンシフトを伴う同期制御について説明する。
図４はパワーユニット１０とその制御系との一部の構成を示す概略図である。図４に示すように、エンジン１３、ロックアップクラッチ３４、無段変速機１１、クラッチ１４を制御するため、ハイブリッド車両の制御系には同期制御手段として機能する制御ユニット５０が設けられている。制御ユニット５０には、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ５１、入力回転数Ｎｃｉを検出する入力回転数センサ５２、出力回転数Ｎｃｏを検出する出力回転数センサ５３、車速を検出する車速センサ５４、車両加速度を検出する加速度センサ５５、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサ５６等が接続されている。そして、制御ユニット５０は、各種センサ等からの情報に基づき走行モードを判定し、エンジン１３、ロックアップクラッチ３４、無段変速機１１、クラッチ１４等に向けて制御信号を出力する。なお、制御ユニット５０は、制御信号等を演算するＣＰＵを備えるとともに、制御プログラム、演算式、マップデータ等を格納するＲＯＭや、一時的にデータを格納するＲＡＭを備えている。
図４に示すように、制御ユニット５０は走行モード判定部６０を有しており、走行モード判定部６０は走行状態に基づき走行モード(ＥＶモード，ＨＥＶモード)を判定する。また、制御ユニット５０は、同期制御中にエンジン１３の回転数制御を実行するため、仮目標回転数算出部６１、目標回転数算出部６２、エンジン制御部６３を有している。仮目標回転数算出部６１は、同期制御に備えてＥＶモード中に仮目標回転数ＴＮｅ１を算出する。そして、同期制御が開始されると、目標回転数算出部６２は、仮目標回転数ＴＮｅ１に基づきエンジン１３の目標回転数ＴＮｅ２を設定し、エンジン制御部６３は、目標回転数ＴＮｅ２に基づき吸入空気量や燃料噴射量等を制御する。また、制御ユニット５０はロックアップ制御部６４を有しており、同期制御中にロックアップ制御部６４はエンジン回転数Ｎｅに基づきロックアップクラッチ３４の作動状態を制御する。また、制御ユニット５０は変速制御部６５を有しており、変速制御部６５は同期制御に伴い無段変速機１１の変速制御を実行する。さらに、制御ユニット５０は、同期制御後にクラッチ１４を締結状態に切り換えるため、同期判定部６６とクラッチ制御部６７とを有している。同期判定部６６は、入力回転数Ｎｃｉと出力回転数Ｎｃｏとに基づきクラッチ１４の同期状態を判定し、クラッチ制御部６７は、同期状態の判定結果に基づきクラッチ１４の作動状態を制御する。
以下、同期制御の内容について詳細に説明する。図５は仮目標回転数ＴＮｅ１を算出する際の手順の一例を示すフローチャートである。また、図６は仮目標回転数ＴＮｅ１を算出する際に参照されるエンジン回転数の特性線図である。さらに、図７は仮目標回転数ＴＮｅ１を算出する際に参照される変速比の特性線図である。図５に示すように、ステップＳ１では同期時間Δｔが「０」に設定され、続くステップＳ２では、現在の変速比ｉに基づいて、アップシフトを伴う同期制御が必要であるか否かが判定される。前述したように、エンジン回転数を１０００ｒｐｍに保持したときに、入力回転数Ｎｃｉ(＝１０００／ｉ)が出力回転数Ｎｃｏ以上に達する場合には、同期制御においてエンジン回転数を引き上げることなくダウンシフトを実施する必要がある。すなわち、ステップＳ２において、現在の出力回転数Ｎｃｏが、１０００ｒｐｍを変速比ｉで除算して得られる入力回転数Ｎｃｉ以下となる場合には、ダウンシフトを伴う同期制御が必要となると判断される。この場合には、エンジン回転数を上昇させる所謂ブリッピングの必要がないことから、ステップＳ３に進み、エンジン１３の仮目標回転数ＴＮｅ１として１０００ｒｐｍが設定される。このダウンシフトを伴う同期制御についてはアップシフトを伴う同期制御を説明した後に改めて説明する。
一方、ステップＳ２において、現在の出力回転数Ｎｃｏが、１０００ｒｐｍを変速比ｉで除算して得られる入力回転数Ｎｃｉを上回る場合には、アップシフトを伴う同期制御が必要になると判断される。この場合には、エンジン回転数を上昇させる所謂ブリッピングの必要があることから、ステップＳ４からの手順に沿って、適切なエンジン１３の仮目標回転数ＴＮｅ１が設定される。ステップＳ４では所定時間ｔを加算して同期時間Δｔが更新される。続くステップＳ５では、更新された同期時間Δｔを用いて図６の特性線図を参照し、同期時間Δｔが経過した時の予測回転数であるエンジン回転数Ｎｅ(ｔ)が推定される。例えば、更新された同期時間がΔｔ１であった場合には、エンジン回転数としてＮｅ(ｔ１)が推定され、更新された同期時間がΔｔ２であった場合には、エンジン回転数としてＮｅ(ｔ２)が推定される。ここで、図６の特性線図は、エンジン１３を最大出力トルクで制御した時の特性線図である。すなわち、図６の特性線図は、最速でエンジン回転数を上昇させたときの上昇特性を示す線図となっている。なお、図６の特性線図においては、符号ａで示すように、同期時間Δｔの起点が「エンジン回転数＝０」となっているが、これに限られることはない。同期時間Δｔの起点となるエンジン回転数は、ステップＳ１で同期時間Δｔをリセットした時点でのエンジン回転数である。
図５に示すように、続くステップＳ６では、更新された同期時間Δｔを用いて図７の特性線図を参照し、同期時間Δｔが経過した時の予測変速比である変速比ｉ(ｔ)が推定される。例えば、更新された同期時間がΔｔ１であった場合には、変速比としてｉ(ｔ１)が推定され、更新された同期時間がΔｔ２であった場合には、変速比としてｉ(ｔ２)が推定される。ここで、図７の特性線図は、無段変速機１１を最大変速速度でアップシフト側に制御した時の特性線図である。すなわち、図７の特性線図は、無段変速機１１を最速でアップシフトさせたときの変速比の下降特性を示す線図となっている。なお、図７の特性線図においては、符号ａで示すように、同期時間Δｔの起点が「最大変速比」となっているが、これに限られることはない。同期時間Δｔの起点となる変速比は、ＥＶモードで停止している無段変速機１１の変速比、つまりクラッチ１４が解放されてＨＥＶモードからＥＶモードに切り換えられた時点での変速比である。なお、エンジン１３が停止するとともにクラッチ１４が解放されるＥＶモードにおいて、無段変速機１１の変速比が変化してしまうことはない。
続いて、ステップＳ７では、ステップＳ５で求められたエンジン回転数Ｎｅ(ｔ)と、ステップＳ６で求められた変速比ｉ(ｔ)とを用い、以下の式(１)から同期時間Δｔが経過した時の入力回転数Ｎｃｉ(ｔ)を算出する。なお、図１に示すように、図示するパワーユニット１０はクランク軸３０とクラッチ入力軸４０との間にギヤ列を有していないため、エンジン回転数Ｎｅ(ｔ)と変速比ｉ(ｔ)とを用いて入力回転数Ｎｃｉ(ｔ)を算出している。しかしながら、クランク軸３０とクラッチ入力軸４０との間にギヤ列を有している場合には、ギヤ列のギヤ比を考慮して入力回転数Ｎｃｉ(ｔ)が算出される。
Ｎｃｉ(ｔ)＝Ｎｅ(ｔ)／ｉ(ｔ) …(１)
続いて、ステップＳ８では、ステップＳ７で算出された入力回転数Ｎｃｉ(ｔ)と、出力回転数センサ５３からの出力回転数Ｎｃｏとが比較判定される。入力回転数Ｎｃｉ(ｔ)と出力回転数Ｎｃｏとの回転数差が所定値以内である場合には、ステップＳ９に進み、エンジン回転数Ｎｅ(ｔ)が仮目標回転数ＴＮｅ１として設定される。一方、入力回転数Ｎｃｉ(ｔ)と出力回転数Ｎｃｏとの回転数差が所定値を超えた場合には、再びステップＳ４からの手順に沿って、同期時間Δｔを更新して新たな入力回転数Ｎｃｉ(ｔ)が算出される。この入力回転数Ｎｃｉ(ｔ)の算出は、入力回転数Ｎｃｉ(ｔ)と出力回転数Ｎｃｏとが同期するまで繰り返される。すなわち、入力回転数Ｎｃｉ(ｔ)と出力回転数Ｎｃｏとが同期するまで、同期時間Δｔを更新しながらエンジン回転数Ｎｅ(ｔ)が求められ、最終的なエンジン回転数Ｎｅ(ｔ)が仮目標回転数ＴＮｅ１として設定されることになる。
前述したように、図６の特性線図は、最大出力トルクでエンジン回転数を上昇させたときの上昇特性を示す線図である。また、図７の特性線図は、最大変速速度でアップシフトさせたときの変速比の下降特性を示す線図である。すなわち、図５のフローチャートに沿って最終的に更新された同期時間Δｔは、出力回転数Ｎｃｏに入力回転数Ｎｃｉが同期する迄の最短時間を意味している。そして、この最短の同期時間Δｔを達成するために必要なエンジン回転数Ｎｅ(ｔ)が、仮目標回転数ＴＮｅ１として設定されることになる。
続いて、図８および図９はＥＶモードからＨＥＶモードに走行モードを切り換える際の手順を示すフローチャートである。なお、図８および図９のフローチャートは、符号ａ，ｂの箇所で互いに接続されている。最初はＥＶモードに設定されることから、ステップＳ１１では、前述した手順に沿って仮目標回転数ＴＮｅ１が設定される。続いて、ステップＳ１２では、エンジン１３が停止しているか否かが判定される。ステップＳ１２において、エンジン１３が停止していると判定された場合には、ステップＳ１３に進み、車両状態に基づいてＥＶモードからＨＥＶモードに切り換えるか否かが判定される。例えば、車速が上昇して高車速領域に達した場合、アクセルペダルが大きく踏み込まれた場合、図示しないバッテリの充電状態ＳＯＣが所定値を下回る場合等には、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切り換えが選択される。
ステップＳ１３において、ＥＶモードを維持すると判定された場合には、再びステップＳ１１に進み、仮目標回転数ＴＮｅ１が設定される。一方、ステップＳ１３において、ＨＥＶモードに切り換えると判定された場合には、続くステップＳ１４においてエンジン１３が始動され、ステップＳ１５においてエンジン１３が完爆状態であるか否かが判定される。なお、ステップＳ１５においては、エンジン回転数Ｎｅが例えば５００ｒｐｍを上回った場合に、エンジン始動が完了した完爆状態であると判定される。このステップＳ１５において、エンジン１３が完爆状態であると判定された場合には、ステップＳ１６に進み、ステップＳ１１で設定されていた仮目標回転数ＴＮｅ１がエンジン１３の目標回転数ＴＮｅ２として設定される。そして、次のステップＳ１７では、目標回転数ＴＮｅ２に向けてエンジン１３が最大出力トルクで制御される。このステップＳ１７においては、最大出力トルクが得られるように、図示しないスロットルバルブの開度(スロットル開度)が制御される。すなわち、図６の特性線図に沿うように、エンジン回転数が目標回転数ＴＮｅ２に向けて素早く上昇することになる。
続いて、図９に示すように、ステップＳ１８に進み、車両加速度が所定値である閾値Ａを下回るか否かが判定される。ステップＳ１８において、車両加速度が閾値Ａを上回ると判定された場合には、急加速や急減速に伴って出力回転数Ｎｃｏが大きく変動する状況であることから、再びステップＳ１１に進み、仮目標回転数ＴＮｅ１が再設定される。この場合には、既にエンジン１３が始動されていることから完爆判定を行うことなく、ステップＳ１２からステップＳ１６に進み、仮目標回転数ＴＮｅ１がエンジン１３の目標回転数ＴＮｅ２として設定される。一方、ステップＳ１８において、車両加速度が閾値Ａを下回ると判定された場合には、出力回転数Ｎｃｏが大きく変動しない状況であることから、ステップＳ１９に進み、無段変速機１１の変速制御が実行される。
ステップＳ１９においては、以下の式(２)を用いてエンジン回転数Ｎｅおよび出力回転数Ｎｃｏから目標変速比Ｔｉを算出し、この目標変速比Ｔｉに向けて最大変速速度で無段変速機１１を制御する。このように、変速制御を実行することにより、無段変速機１１の出力側に連結されるクラッチ入力軸４０が、出力回転数Ｎｃｏに一致するように増速される。すなわち、出力回転数Ｎｃｏに入力回転数Ｎｃｉを同期させるため、入力回転数Ｎｃｉと出力回転数Ｎｃｏとの回転数差が「０」となるように、目標変速比Ｔｉが設定されて変速制御が実行されることになる。なお、式(２)においては、プライマリプーリ２２の回転数(プライマリ回転数)に相当する回転数としてエンジン回転数Ｎｅを用いているが、プライマリ回転数を検出するセンサを有する場合には、エンジン回転数Ｎｅに代えてプライマリ回転数が用いられる。
Ｔｉ＝Ｎｅ／Ｎｃｏ …(２)
続いて、ステップＳ２０では、エンジン回転数Ｎｅがアイドリング回転数(例えば６００ｒｐｍ)以上であるか否かが判定される。ステップＳ２０において、エンジン回転数Ｎｅが所定値であるアイドリング回転数を上回ると判定された場合には、ステップＳ２１に進み、ロックアップクラッチ３４が締結状態に切り換えられる。このように、早期にロックアップクラッチ３４を締結状態に切り換えることにより、エンジン１３をプライマリプーリ２２に直結することができ、ステップＳ１９での変速制御による入力回転数Ｎｃｉの制御精度を向上させることが可能となる。しかも、エンジン回転数Ｎｅがアイドリング回転数を上回ってから、ロックアップクラッチ３４を締結するようにしたので、クラッチ締結に伴う音や振動の発生を抑制することが可能となる。
続いて、ステップＳ２２では、目標回転数ＴＮｅ２とエンジン回転数Ｎｅとの回転数差が、所定の閾値Ｂを下回るか否かが判定される。このステップＳ２２において、回転数差(｜ＴＮｅ２−Ｎｅ｜)が閾値Ｂを下回る場合、つまり目標回転数ＴＮｅ２にエンジン回転数Ｎｅが近づいた場合には、ステップＳ２３に進み、目標回転数ＴＮｅ２に向けてエンジン１３がフィードバック制御される。すなわち、目標回転数ＴＮｅ２の所定範囲内にエンジン回転数Ｎｅが収束する迄は、前述したように最大出力トルクでエンジン１３が制御される。そして、目標回転数ＴＮｅ２の所定範囲内にエンジン回転数Ｎｅが収束した後には、エンジン回転数Ｎｅと目標回転数ＴＮｅ２との回転数差に基づきエンジン１３の出力トルクを増減させながらエンジン１３が制御されている。
続いて、ステップＳ２４では、出力回転数Ｎｃｏと入力回転数Ｎｃｉとの回転数差が、所定値である閾値Ｃを下回るか否かが判定される。さらに、ステップＳ２４では、クラッチ出力軸４１の出力回転加速度Ａｃｏとクラッチ入力軸４０の入力回転加速度Ａｃｉとの加速度差が、所定値である閾値Ｄを下回るか否かが判定される。そして、回転数差(｜Ｎｃｏ−Ｎｃｉ｜)が閾値Ｃを下回り、かつ加速度差(｜Ａｃｏ−Ａｃｉ｜)が閾値Ｄを下回ると、ステップＳ２５に進み、クラッチ１４が締結状態に切り換えられる。このように、回転数差(｜Ｎｃｏ−Ｎｃｉ｜)だけでクラッチ１４前後の同期判定を行うことなく、加速度差(｜Ａｃｏ−Ａｃｉ｜)を用いて同期判定を行うようにしたので、誤判定を防止して同期判定の精度を高めることが可能となる。なお、制御ユニット５０によって、入力回転数Ｎｃｉから入力回転加速度Ａｃｉが算出され、出力回転数Ｎｃｏから出力回転加速度Ａｃｏが算出されている。
これまで説明したように、クラッチ１４前後の同期制御を実行する際には、目標回転数を固定してエンジン１３を制御するとともに、クラッチ１４の同期状況に応じて目標変速比を増減させながら無段変速機１１を制御している。このように、エンジン１３の目標回転数を固定することにより、エンジン回転数を目標回転数付近に早期に収束させることができ、同期制御を迅速に完了させることが可能となる。また、入力回転数Ｎｃｉと出力回転数Ｎｃｏとの回転数差に基づき無段変速機１１の目標変速比を調整したので、確実に入力回転数Ｎｃｉを出力回転数Ｎｃｏに収束させることが可能となる。すなわち、エンジン１３の目標回転数が固定されることから、車速変化等の外乱によって出力回転数Ｎｃｏが変化した場合には、エンジン１３の回転数制御によって入力回転数Ｎｃｉを出力回転数Ｎｃｏに収束させることが不可能となる。しかしながら、入力回転数Ｎｃｉと出力回転数Ｎｃｏとの回転数差に基づいて、無段変速機１１の目標変速比がフィードバック制御されることから、外乱によって出力回転数Ｎｃｏが変化した場合であっても、確実に同期制御を実行することが可能となっている。特に、無段変速機１１はエンジン１３よりも制御性や応答性が高いことから、車速変化等の外乱に対して精度良く迅速に対応することができ、同期制御の品質を向上させることが可能となる。
ここで、図１０は同期制御における入力回転数Ｎｃｉ、出力回転数Ｎｃｏ、変速比ｉ、エンジン回転数Ｎｅの変化を示すタイムチャートである。図１０に示すように、エンジン１３が始動されて完爆状態に到達すると(符号ａ)、エンジン１３は目標回転数ＴＮｅ２に向けて最大出力トルクで制御される。そして、目標回転数ＴＮｅ２とエンジン回転数Ｎｅとの回転数差が閾値Ｂを下回ると(符号ｂ)、エンジン１３は回転数差に応じて出力トルクを増減させながら制御される。このように、目標回転数ＴＮｅ２の所定範囲内にエンジン回転数Ｎｅが収束する迄はエンジン１３を最大出力トルクで制御し、目標回転数ＴＮｅ２の所定範囲内にエンジン回転数Ｎｅが収束した後にはエンジン１３の出力トルクを抑制している。これにより、エンジン回転数の制御精度を確保しつつ、エンジン回転数を迅速に引き上げることが可能となる。なお、目標回転数ＴＮｅ２に向けてエンジン１３を制御する際には、目標回転数ＴＮｅ２に向かう特性線Ｘを短期的な目標としながらエンジン１３が制御されている。また、図示する場合には、エンジン回転数Ｎｅと目標回転数ＴＮｅ２との間に回転数差ΔＮを残したまま、エンジン回転数Ｎｅが安定した状態となっている。
前述したように、エンジン１３は最大出力トルクでエンジン回転数Ｎｅを上昇させ、無段変速機１１は最大変速速度でアップシフトを実行することから、同期制御を迅速に完了させることが可能となる。また、無段変速機１１の変速制御においては、入力回転数Ｎｃｉと出力回転数Ｎｃｏとの回転数差を解消するように変速比ｉが制御されることから、エンジン回転数Ｎｅの安定後にも、回転数差ΔＮに起因する入力回転数Ｎｃｉと出力回転数Ｎｃｏとの回転数差を解消するために変速制御が継続される(符号α)。さらに、同期制御中に車速変化が発生して出力回転数Ｎｃｏがずれた場合には(符号ｄ)、入力回転数Ｎｃｉと出力回転数Ｎｃｏとの回転数差を解消するために変速制御が継続される(符号β)。このように、同期制御において変速制御を実行することにより、エンジン回転数のズレや車速変化等の外乱に対して適切に対処することができ、同期制御の精度を高めることが可能となる。
次いで、図３(ｂ)に示した無段変速機１１のダウンシフトを伴う同期制御について説明する。前述したように、ステップＳ２において、現在の出力回転数Ｎｃｏが、１０００ｒｐｍを変速比ｉで除算して得られる入力回転数Ｎｃｉ以下となる場合には、ダウンシフトを伴う同期制御が必要となると判断される。この場合には、エンジン回転数を上昇させる所謂ブリッピングの必要がないことから、ステップＳ３に進み、エンジン１３の仮目標回転数ＴＮｅ１として１０００ｒｐｍが設定される。そして、ダウンシフトを伴う同期制御においては、図８および図９のフローチャートに沿って、エンジン１３および無段変速機１１が制御されることになる。このダウンシフトを伴う同期制御においても、アップシフトを伴う同期制御と同様に、仮目標回転数ＴＮｅ１に基づき目標回転数ＴＮｅ２(１０００ｒｐｍ)が設定され、この固定された目標回転数ＴＮｅ２(１０００ｒｐｍ)に向けてエンジン１３が制御される。そして、無段変速機１１は、入力回転数Ｎｃｉが出力回転数Ｎｃｏに同期するまで、図１１の特性線図に沿って最大変速速度でダウンシフトされることになる。なお、図１１は無段変速機１１を最大変速速度でダウンシフトさせたときの変速比の上昇特性を示す特性線図である。このように、ダウンシフトを伴う同期制御においても、エンジン１３の目標回転数を固定することにより、エンジン回転数を目標回転数付近に早期に収束させることができ、同期制御を迅速に完了させることが可能となる。また、入力回転数Ｎｃｉと出力回転数Ｎｃｏとの回転数差に基づき無段変速機１１の目標変速比を調整することにより、確実に入力回転数Ｎｃｉを出力回転数Ｎｃｏに収束させることが可能となる。なお、同期制御においてエンジン回転数を所定回転数の１０００ｒｐｍに保持する理由としては、オイルポンプ４６を適切に駆動して変速制御に必要な油圧を確保するためである。したがって、エンジン１３を制御するための目標回転数ＴＮｅ２としては、１０００ｒｐｍに限られることはなく、オイルポンプ４６や無段変速機１１等の仕様に応じて決定されることになる。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前述の説明では、走行モードを切り換えるためのクラッチ１４を、無段変速機１１とモータジェネレータ１５との間に設けているが、これに限られることはなく、エンジン１３と無段変速機１１との間に設けるようにしても良い。この場合には、エンジン１３の回転数制御によってクラッチ１４の入力回転数Ｎｃｉが制御され、無段変速機１１の変速制御によってクラッチ１４の出力回転数Ｎｃｏが制御されることになる。また、図示するパワーユニット１０は、エンジン１３と無段変速機１１との間にトルクコンバータ１２を有しているが、これに限られることはなく、パワーユニット１０からトルクコンバータ１２を削減しても良い。
１１ 無段変速機
１３ エンジン
１４ クラッチ
１５ モータジェネレータ(電動モータ)
１７ 駆動輪
３４ ロックアップクラッチ(第２クラッチ)
５０ 制御ユニット(同期制御手段)
Ｎｃｉ 入力回転数
Ｎｃｏ 出力回転数
Ａｃｉ 入力回転加速度
Ａｃｏ 出力回転加速度
Ｎｅ(ｔ) エンジン回転数(予測回転数)
ｉ(ｔ) 変速比(予測変速比)
Δｔ 同期時間

Claims (2)

  1. 無段変速機の入力側に連結されるエンジンと、前記無段変速機の出力側に連結される電動モータと、前記電動モータに連結される駆動輪とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
    前記エンジンと前記電動モータとの間に設けられ、前記駆動輪に前記エンジンを連結する際に締結状態に切り換えられる一方、前記駆動輪から前記エンジンを切り離す際に解放状態に切り換えられるクラッチと、
    前記クラッチを解放状態から締結状態に切り換える際に、前記エンジンの回転数および前記無段変速機の変速比を制御し、前記クラッチの入力回転数と出力回転数とを同期させる同期制御手段と、を有し、
    前記同期制御手段は、前記エンジンの目標回転数を固定するとともに、前記無段変速機の目標変速比を前記入力回転数と前記出力回転数との回転数差に基づき変化させ、
    前記同期制御手段は、前記目標回転数の所定範囲内に前記エンジンの回転数が収束する迄は、最大出力トルクで前記エンジンを制御する一方、前記所定範囲内に前記エンジンの回転数が収束した後には、前記エンジンの回転数と前記目標回転数との回転数差に基づき出力トルクを増減させて前記エンジンを制御する、ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 無段変速機の入力側に連結されるエンジンと、前記無段変速機の出力側に連結される電動モータと、前記電動モータに連結される駆動輪とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
    前記エンジンと前記電動モータとの間に設けられ、前記駆動輪に前記エンジンを連結する際に締結状態に切り換えられる一方、前記駆動輪から前記エンジンを切り離す際に解放状態に切り換えられるクラッチと、
    前記クラッチを解放状態から締結状態に切り換える際に、前記エンジンの回転数および前記無段変速機の変速比を制御し、前記クラッチの入力回転数と出力回転数とを同期させる同期制御手段と、を有し、
    前記同期制御手段は、前記エンジンの目標回転数を固定するとともに、前記無段変速機の目標変速比を前記入力回転数と前記出力回転数との回転数差に基づき変化させ、
    前記同期制御手段は、前記無段変速機を最大変速速度で制御する際の予測変速比と、前記エンジンを最大出力トルクで制御する際の予測回転数とに基づき、前記クラッチの前記入力回転数が前記出力回転数に同期するまでの同期時間を算出し、前記同期時間が経過したときの前記予測回転数を前記目標回転数として設定する、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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