JP2017194103A

JP2017194103A - 車両の変速制御装置

Info

Publication number: JP2017194103A
Application number: JP2016084068A
Authority: JP
Inventors: 幸毅南川; Koki Minamikawa; 正幸馬場; Masayuki Baba; 宗弘勝股; Munehiro Katsumata
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-04-19
Filing date: 2016-04-19
Publication date: 2017-10-26
Also published as: US20170297559A1

Abstract

【課題】電気式無段変速部および機械式有段変速部を有する場合に、機械式有段変速部の変速時に変速ショックなどで運転者に生じさせる違和感を抑制する。【解決手段】電気式無段変速部１６により複数の模擬ギヤ段が成立させられるとともに、その模擬ギヤ段の段数（この実施例では１０）は、機械式有段変速部２０のメカギヤ段の段数（この実施例では４）以上で、各メカギヤ段に対してそれぞれ１または複数の模擬ギヤ段を成立させるように割り当てられており、模擬ギヤ段の変速タイミングと同じタイミングでメカギヤ段の変速が行なわれる。これにより、エンジン回転速度Ｎｅの変化を伴って機械式有段変速部２０の変速が行なわれるようになり、その機械式有段変速部２０の変速時に変速ショックがあっても運転者に違和感を与え難くなる。【選択図】図１

Description

本発明は車両の変速制御装置に係り、特に、電気式無段変速部および機械式有段変速部を直列に備えている車両の変速制御装置に関するものである。

(a) 差動用回転機のトルク制御で駆動源の回転速度を無段階に変速して中間伝達部材に伝達することができる電気式無段変速部と、(b) 前記中間伝達部材と駆動輪との間に配設され、出力回転速度に対するその中間伝達部材の回転速度の変速比が異なる複数のギヤ段（メカギヤ段）を機械的に成立させることができる機械式有段変速部と、を有する車両が知られている。特許文献１に記載のハイブリッド車両はその一例であり、機械式有段変速部の変速時に、イナーシャ相における回転速度変化で変速ショックが発生することを抑制するため、駆動源回転速度を略一定に維持したまま電気式無段変速部を変速させることにより、機械式有段変速部のイナーシャ相を開始させる技術が記載されている。

特開２００６−３２１３９２号公報

しかしながら、このような変速制御装置においても変速ショックを完全に防止することは困難で、駆動源回転速度が略一定であることから、僅かなショックでも運転者に違和感を生じさせる可能性があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、電気式無段変速部および機械式有段変速部を有する場合に、機械式有段変速部の変速時に変速ショックなどで運転者に生じさせる違和感を更に抑制することにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 差動用回転機のトルク制御で駆動源の回転速度を無段階に変速して中間伝達部材に伝達することができる電気式無段変速部と、(b) 前記中間伝達部材と駆動輪との間に配設され、出力回転速度に対するその中間伝達部材の回転速度の変速比が異なる複数のメカギヤ段を機械的に成立させることができる機械式有段変速部と、を有する車両の変速制御装置において、(c) 前記機械式有段変速部の前記出力回転速度に対する前記駆動源回転速度の変速比が異なる複数の模擬ギヤ段を成立させるように前記電気式無段変速部を制御するとともに、その複数の模擬ギヤ段を予め定められた模擬ギヤ段変速条件に従って変速する模擬有段変速制御部を有し、且つ、(d) 前記複数の模擬ギヤ段の段数は前記複数のメカギヤ段の段数以上で、各メカギヤ段に対してそれぞれ１または複数の模擬ギヤ段を成立させるように割り当てられており、その複数のメカギヤ段の変速条件は、その模擬ギヤ段の変速タイミングと同じタイミングで変速が行なわれるように定められていることを特徴とする。

第２発明は、第１発明の車両の変速制御装置において、前記機械式有段変速部の何れかのメカギヤ段が成立不可の場合に、その成立不可のメカギヤ段よりも１段低いメカギヤ段に割り当てられた模擬ギヤ段が上限となるように、その模擬ギヤ段の変速範囲を制限する模擬ギヤ段制限部を有することを特徴とする。

このような車両の変速制御装置においては、電気式無段変速部により、機械式有段変速部の出力回転速度に対する駆動源回転速度の変速比が異なる複数の模擬ギヤ段が成立させられるとともに、予め定められた模擬ギヤ段変速条件に従って変速されるため、その変速時に駆動源回転速度が段階的に変化させられるようになり、機械式有段変速機と同様の変速フィーリングが得られる。その場合に、模擬ギヤ段の段数は機械式有段変速部のメカギヤ段の段数以上で、各メカギヤ段に対してそれぞれ１または複数の模擬ギヤ段を成立させるように割り当てられているとともに、模擬ギヤ段の変速タイミングと同じタイミングでメカギヤ段の変速が行なわれるため、駆動源の回転速度変化を伴って機械式有段変速部のメカギヤ段の変速が行なわれるようになり、その機械式有段変速部の変速時に変速ショックがあっても運転者に違和感を与え難くなる。

第２発明では、機械式有段変速部の何れかのメカギヤ段がフェール等で成立不可の場合に、その成立不可のメカギヤ段よりも１段低いメカギヤ段に割り当てられた模擬ギヤ段が上限となるように、その模擬ギヤ段の変速範囲が制限されるため、上限車速が制約され、機械式有段変速部の入力回転速度に対応する中間伝達部材の過大な回転上昇が防止される。

本発明が適用された車両用駆動装置の骨子図で、制御系統の要部を併せて示した図である。図１の機械式有段変速部の複数のメカギヤ段とそれを成立させる油圧式摩擦係合装置との関係を説明する図である。図１の機械式有段変速部のクラッチＣ１、Ｃ２、およびブレーキＢ１、Ｂ２に関する油圧制御回路を示す回路図である。図１の電気式無段変速部を有段変速させる際の複数の模擬ギヤ段の一例を説明する図である。図４の複数の模擬ギヤ段を変速する際の模擬ギヤ段変速マップの一例を説明する図である。図２の複数のメカギヤ段に図４の複数の模擬ギヤ段を割り当てたギヤ段割当テーブルの一例を説明する図である。図６においてメカギヤ段が２速の場合に成立させられる模擬ギヤ段の４速〜６速を共線図上に例示した図である。機械式有段変速部の何れかのメカギヤ段が成立不可の場合にギヤ段の割当を変更する際の作動を説明するフローチャートである。本発明の他の実施例を説明する図で、図８に代えて実行されるフローチャートである。

駆動源としては、燃料の燃焼で動力を発生する内燃機関等のエンジンや電動モータなどが好適に用いられる。電気式無段変速部は、例えば遊星歯車装置等の差動機構を有して構成されるが、インナロータおよびアウタロータを有する対ロータ電動機を用いることも可能で、それ等のロータの何れか一方に駆動源が連結され、他方に中間伝達部材が連結される。対ロータ電動機は、モータジェネレータと同様に力行トルクおよび回生トルクを選択的に出力できるもので、差動用回転機としても機能する。駆動源や中間伝達部材は、必要に応じてクラッチや変速歯車等を介して上記差動機構等に連結される。中間伝達部材には、必要に応じて走行駆動用回転機が直接または変速歯車等を介して連結される。

電気式無段変速部の差動機構としては、シングルピニオン型或いはダブルピニオン型の単一の遊星歯車装置が好適に用いられる。この遊星歯車装置はサンギヤ、キャリア、およびリングギヤの３つの回転要素を備えているが、それ等の回転速度を１本の直線で結ぶことができる共線図において、例えば中間に位置する回転速度が中間の回転要素（シングルピニオン型遊星歯車装置のキャリア、ダブルピニオン型遊星歯車装置のリングギヤ）に駆動源が連結され、両端の回転要素に差動用回転機および中間伝達部材が連結されるが、中間の回転要素に中間伝達部材を連結するようにしても良い。この３つの回転要素は、常に差動回転可能であっても良いが、任意の２つをクラッチにより一体的に連結できるようにして、運転状態に応じて一体回転させるようにしたり、差動用回転機が連結される回転要素をブレーキにより回転停止できるようにしたりして、差動回転を制限することも可能である。複数の遊星歯車装置を組み合わせた差動機構を採用することもできる。

回転機は回転電気機械のことで、具体的には電動モータ、発電機、或いはその両方の機能を択一的に用いることができるモータジェネレータである。差動用回転機として発電機を採用し、走行駆動用回転機として電動モータを採用することもできるが、種々の運転状態を想定した場合、差動用回転機、走行駆動用回転機の何れもモータジェネレータを用いることが望ましい。

機械式有段変速部としては、遊星歯車式や平行軸式の変速機が広く用いられており、例えば複数の油圧式摩擦係合装置が係合、解放されることによって複数のギヤ段（メカギヤ段）が成立させられるように構成される。複数のメカギヤ段は前進ギヤ段が適当であるが、後進ギヤ段であっても良い。

複数の模擬ギヤ段は、それぞれの変速比を維持できるように出力回転速度に応じて駆動源回転速度を制御することによって成立させられるが、各変速比は必ずしも機械式有段変速部のメカギヤ段のように一定値である必要はなく、所定範囲で変化させても良いし、各部の回転速度の上限や下限等によって制限が加えられても良い。模擬ギヤ段変速条件は、例えば出力回転速度およびアクセル操作量等の車両の運転状態をパラメータとして予め定められたアップシフト線やダウンシフト線等の変速マップが適当であるが、その他の自動変速条件を定めることもできるし、シフトレバーやアップダウンスイッチ等による運転者の変速指示に従って変速するものでも良い。本発明は、アップシフトおよびダウンシフトの両方に適用することが望ましいが、アップシフトおよびダウンシフトの何れか一方に適用するだけでも良い。すなわち、何れか一方は模擬有段変速を行い、他方は従来と同じ無段変速を行なうようにしても良い。

模擬ギヤ段の段数はメカギヤ段の段数以上であれば良く、メカギヤ段の段数と同じであっても良いが、メカギヤ段の段数よりも多いことが望ましく、２倍以上が適当である。メカギヤ段の変速は、中間伝達部材やその中間伝達部材に連結される走行駆動用回転機の回転速度が所定の回転速度範囲内に保持されるように行なうもので、模擬ギヤ段の変速は、駆動源回転速度が所定の回転速度範囲内に保持されるように行なうものであり、それ等の段数は適宜定められるが、メカギヤ段の段数は例えば２速〜６速程度の範囲内が適当で、模擬ギヤ段の段数は例えば５速〜１２速程度の範囲内が適当である。

何れかのメカギヤ段が成立不可の場合、第２発明では成立不可のメカギヤ段よりも１段低いメカギヤ段に割り当てられた模擬ギヤ段が上限となるように、その模擬ギヤ段の変速範囲が制限されるが、第１発明では、例えば中間伝達部材や走行駆動用回転機が過大回転にならない範囲で、成立不可のメカギヤ段に割り当てられた模擬ギヤ段まで変速許容範囲に含めることもできる。すなわち、メカギヤ段の制限に拘らず総ての模擬ギヤ段を用いて変速制御を行なうこともできる。その場合、例えば低油温で成立不可であったメカギヤ段が油温上昇により成立可能となった場合に、機械式有段変速部を含めて通常の変速制御へ復帰する際のショックや運転者に与える違和感を一層少なくできる。また、変速用ソレノイドバルブのフェールで何れかのメカギヤ段が成立不可の場合に、模擬有段変速を禁止して無段変速に切り換えることも可能で、その場合は、模擬有段変速に比べて駆動源回転速度の制約が無いため、退避走行に必要な動力性能を適切に確保できる。メカギヤ段の成立不可の原因に応じて、模擬有段変速を継続するか無段変速へ切り換えるか判断しても良い。

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、本発明が適用された車両用駆動装置１０の骨子図で、変速制御に関する制御系統の要部を併せて示した図である。車両用駆動装置１０は、車体に取り付けられる非回転部材としてのトランスミッションケース１２（以下、ケース１２という）内において共通の軸心上に配設されたエンジン１４と、このエンジン１４に直接或いは図示しないダンパーなどを介して間接的に連結された電気式無段変速部１６と、その電気式無段変速部１６の出力側に連結された機械式有段変速部２０と、その機械式有段変速部２０の出力側に連結された出力軸２２とを直列に備えている。そして、この出力軸２２から、差動歯車装置（終減速機）３２および一対の車軸等を介して一対の駆動輪３４に駆動力が伝達される。この車両用駆動装置１０は、例えば車両において縦置きされるＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）型車両に好適に用いられるものである。エンジン１４は走行用の駆動源で、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であり、本実施例ではトルクコンバータやフルードカップリング等の流体式伝動装置を介することなく電気式無段変速部１６に連結されている。

電気式無段変速部１６は、差動用の第１モータジェネレータＭＧ１と、エンジン１４の出力を第１モータジェネレータＭＧ１および中間伝達部材１８に機械的に分割する差動機構２４と、中間伝達部材１８と一体的に回転するように作動的に連結されている走行駆動用の第２モータジェネレータＭＧ２と、を備えている。第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２は、何れも電動モータおよび発電機として択一的に用いることができるもので、第１モータジェネレータＭＧ１は差動用回転機に相当し、第２モータジェネレータＭＧ２は走行駆動用回転機に相当する。本実施例の車両用駆動装置１０は、走行用駆動源としてエンジン１４および第２モータジェネレータＭＧ２を備えているハイブリッド車両に関するものである。

上記差動機構２４は、シングルピニオン型の遊星歯車装置にて構成されており、サンギヤＳ０、キャリアＣＡ０、およびリングギヤＲ０を備えている。キャリアＣＡ０は連結軸３６を介してエンジン１４に連結されている第１回転要素で、サンギヤＳ０は第１モータジェネレータＭＧ１に連結されている第２回転要素で、リングギヤＲ０は中間伝達部材１８に連結されている第３回転要素である。言い換えれば、図７の左側に示す電気式無段変速部１６の共線図において、中間に位置する中間の回転速度となるキャリアＣＡ０にエンジン（Ｅ／Ｇ）１４が連結され、両端に位置するサンギヤＳ０およびリングギヤＲ０にそれぞれ差動用の第１モータジェネレータＭＧ１、走行駆動用の第２モータジェネレータＭＧ２が連結されている。これ等のサンギヤＳ０、キャリアＣＡ０、およびリングギヤＲ０は互いに相対回転可能で、エンジン１４の出力が第１モータジェネレータＭＧ１と中間伝達部材１８に分割され、第１モータジェネレータＭＧ１が回生制御（発電制御ともいう）されることによって得られた電気エネルギーで第２モータジェネレータＭＧ２が回転駆動され、或いはインバータ３８を介して蓄電装置（バッテリー）４０が充電される。第１モータジェネレータＭＧ１の回生制御や力行制御で、その第１モータジェネレータＭＧ１の回転速度（ＭＧ１回転速度）ＮｇすなわちサンギヤＳ０の回転速度を制御することにより、差動機構２４の差動状態を適宜変更することが可能で、連結軸３６の回転速度すなわちエンジン回転速度Ｎｅと中間伝達部材１８の回転速度（中間伝達部材回転速度）Ｎｍとの変速比γ１（＝Ｎｅ／Ｎｍ）を無段階（連続的）で変化させることができる。中間伝達部材回転速度Ｎｍは、第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度（ＭＧ２回転速度）と同じであるため、両者を同じ記号Ｎｍで表記する。

機械式有段変速部２０は、エンジン１４と駆動輪３４との間の動力伝達経路の一部を構成しており、何れもシングルピニオン型の第１遊星歯車装置２６および第２遊星歯車装置２８を有する遊星歯車式の多段変速機である。第１遊星歯車装置２６はサンギヤＳ１、キャリアＣＡ１、およびリングギヤＲ１を備えており、第２遊星歯車装置２８はサンギヤＳ２、キャリアＣＡ２、およびリングギヤＲ２を備えている。そして、サンギヤＳ１は、第１ブレーキＢ１を介してケース１２に選択的に連結される。サンギヤＳ２は、第１クラッチＣ１を介して中間伝達部材１８に選択的に連結される。キャリアＣＡ１およびリングギヤＲ２は、互いに一体的に連結されており、第２クラッチＣ２を介して中間伝達部材１８に選択的に連結されるとともに、第２ブレーキＢ２を介してケース１２に選択的に連結される。これ等のキャリアＣＡ１およびリングギヤＲ２はまた、一方向クラッチＦ１を介して非回転部材であるケース１２に連結され、エンジン１４と同方向の回転が許容される一方、逆方向の回転が阻止されるようになっている。リングギヤＲ１およびキャリアＣＡ２は、互いに一体的に連結されて出力軸２２に一体的に連結されている。

そして、このような機械式有段変速部２０は、上記クラッチＣ１、Ｃ２、ブレーキＢ１、Ｂ２（以下、特に区別しない場合は単にクラッチＣ、ブレーキＢという）が選択的に係合させられることにより、中間伝達部材回転速度Ｎｍと出力軸２２の回転速度（出力回転速度）Ｎout との変速比γ２（＝Ｎｍ／Ｎout ）が異なる複数の前進ギヤ段が成立させられる。この複数の前進ギヤ段は、機械的に成立させられるメカギヤ段に相当する。図２の係合作動表に示されるように、第１クラッチＣ１および第２ブレーキＢ２の係合により変速比γ２が最も大きいメカ１速ギヤ段が成立させられ、第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１の係合によりメカ１速ギヤ段よりも変速比γ２が小さいメカ２速ギヤ段が成立させられ、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の係合により変速比γ２＝１のメカ３速ギヤ段が成立させられ、第２クラッチＣ２および第１ブレーキＢ１の係合により変速比γ２が１より小さいメカ４速ギヤ段が成立させられる。なお、第２ブレーキＢ２と並列に一方向クラッチＦ１が設けられているため、第２ブレーキＢ２は被駆動時にメカ１速ギヤ段でエンジンブレーキを効かせる場合に係合させれば良く、発進時等の駆動時には解放状態のままで良い。

上記クラッチＣおよびブレーキＢは、油圧によって摩擦係合させられる多板式或いは単板式の油圧式摩擦係合装置である。図３は、これ等のクラッチＣおよびブレーキＢを係合解放制御するリニアソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ４を含む油圧制御回路４２の要部を示す回路図で、油圧供給装置４４からマニュアルバルブ４６を経てＤレンジ圧（前進レンジ圧）ＰＤが供給されるようになっている。油圧供給装置４４は、エンジン１４によって回転駆動される機械式オイルポンプや、エンジン非作動時に電動モータによって駆動される電動式オイルポンプ等を油圧源として備えており、ライン圧コントロールバルブ等により調圧して所定の油圧（ライン圧）を出力する。マニュアルバルブ４６は、前進走行用のＤレンジや後進走行用のＲレンジ、或いは動力伝達を遮断するＮレンジ等を選択できるシフトレバー４８の操作に応じて機械的に或いは電気的に油路を切り換えるもので、Ｄレンジが選択された場合にＤレンジ圧ＰＤが出力される。

上記クラッチＣ１、Ｃ２、およびブレーキＢ１、Ｂ２の各油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）５０、５２、５４、５６には、それぞれ油圧制御装置であるリニアソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ４が配設されている。リニアソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ４は、電子制御装置６０によって独立に励磁、非励磁され、各油圧アクチュエータ５０、５２、５４、５６の油圧が独立に調圧制御されてクラッチＣ１、Ｃ２、ブレーキＢ１、Ｂ２が個別に係合解放制御されることにより、前記メカ１速ギヤ段〜メカ４速ギヤ段が成立させられる。また、機械式有段変速部２０の変速制御においては、変速に関与するクラッチＣやブレーキＢの解放と係合とが同時に制御される所謂クラッチツークラッチ変速が実行される。例えば、メカ３速ギヤ段からメカ２速ギヤ段への３→２ダウンシフトでは、図２の係合作動表に示すように第２クラッチＣ２が解放されると共に第１ブレーキＢ１が係合させられるが、変速ショックを抑制するために第２クラッチＣ２の解放過渡油圧や第２ブレーキＢ１の係合過渡油圧が予め定められた変化パターンなどに従って調圧制御される。このように、機械式有段変速部２０の複数の係合装置（クラッチＣ、ブレーキＢ）の油圧すなわち係合トルクは、リニアソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ４によって各々独立に且つ連続的に制御することができる。

このような車両用駆動装置１０は、エンジン１４の出力制御を行なったり電気式無段変速部１６および機械式有段変速部２０の変速制御を行なったりするコントローラとして電子制御装置６０を備えている。この電子制御装置６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェースなどを有する所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うもので、必要に応じてエンジン制御用、変速制御用等に分けて複数の電子制御装置を用いて構成される。電子制御装置６０には、アクセル操作量センサ６２、出力回転速度センサ６４、エンジン回転速度センサ６６、ＭＧ１回転速度センサ６８、ＭＧ２回転速度センサ７０等から、アクセルペダルの操作量（アクセル操作量）Ａｃｃ、出力回転速度Ｎｏｕｔ、エンジン回転速度Ｎｅ、ＭＧ１回転速度Ｎｇ、ＭＧ２回転速度Ｎｍなど、制御に必要な種々の情報が供給される。出力回転速度Ｎｏｕｔは車速Ｖに対応する。

上記電子制御装置６０は、機能的にメカ有段変速制御部８０、ハイブリッド制御部８２、および模擬有段変速制御部８４を備えている。メカ有段変速制御部８０は、出力回転速度Ｎｏｕｔおよびアクセル操作量Ａｃｃをパラメータとして予め定められたメカギヤ段変速マップに従って機械式有段変速部２０の変速判断を行い、必要に応じて前記リニアソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ４により前記クラッチＣおよびブレーキＢの係合解放状態を切り換えることにより、機械式有段変速部２０のメカギヤ段を自動的に切り換える。メカギヤ段変速マップは、中間伝達部材１８や第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度であるＭＧ２回転速度Ｎｍが所定の回転速度範囲内に保持されるように定められる。このメカギヤ段変速マップは、予めデータ記憶部９０に記憶されている。

ハイブリッド制御部８２は、例えばエンジン１４を燃費効率のよい作動域で作動させる一方で、エンジン１４と第２モータジェネレータＭＧ２との駆動力の配分や第１モータジェネレータＭＧ１の発電による反力を制御して電気式無段変速部１６の変速比γ１を無段階に変化させる無段変速制御を実行する。例えば、その時の走行車速Ｖにおいて、運転者の出力要求量としてのアクセル操作量Ａｃｃや車速Ｖから車両の目標（要求）出力を算出するとともに、その車両の目標出力と充電要求値とから必要なトータル目標出力を算出し、そのトータル目標出力が得られるように、機械式有段変速部２０のメカギヤ段の変速比γ２等に応じて、その機械式有段変速部２０の必要入力トルクＴｉｎを求め、更に第２モータジェネレータＭＧ２のアシストトルク等を考慮して、その必要入力トルクＴｉｎが得られる目標エンジン出力（要求エンジン出力）を算出する。そして、その目標エンジン出力が得られるエンジン回転速度ＮｅとエンジントルクＴｅとなるように、エンジン１４を制御するとともに第１モータジェネレータＭＧ１の発電量（回生トルク）をフィードバック制御する。エンジン１４の出力制御は、例えば吸入空気量を制御する電子スロットル弁や燃料噴射量を制御する燃料噴射装置、点火時期の進遅角制御が可能な点火装置等を含むエンジン制御装置５８を介して行なわれる。また、第１モータジェネレータＭＧ１および第２モータジェネレータＭＧ２の力行制御および回生制御は、インバータ３８を介して蓄電装置４０の充放電制御を行いつつ実行される。

模擬有段変速制御部８４は、前記機械式有段変速部２０の出力回転速度Ｎｏｕｔに対するエンジン回転速度Ｎｅの変速比γ０（＝Ｎｅ／Ｎｏｕｔ）が異なる複数の模擬ギヤ段を成立させるように電気式無段変速部１６を制御するもので、その複数の模擬ギヤ段を予め定められた模擬ギヤ段変速マップに従って変速制御する。変速比γ０は、電気式無段変速部１６の変速比γ１と機械式有段変速部２０の変速比γ２とを掛け算した値（γ０＝γ１×γ２）となる。複数の模擬ギヤ段は、例えば図４に示すように、それぞれの変速比γ０を維持できるように出力回転速度Ｎｏｕｔに応じて第１モータジェネレータＭＧ１によりエンジン回転速度Ｎｅを制御することによって成立させることができるが、各模擬ギヤ段の変速比γ０は必ずしも一定値（図４において原点０を通る直線）である必要はなく、所定範囲で変化させても良いし、各部の回転速度の上限や下限等によって制限が加えられても良い。図４は、複数の模擬ギヤ段として模擬１速ギヤ段〜模擬１０速ギヤ段を有する１０段変速が可能な場合である。この図４から明らかなように、複数の模擬ギヤ段は、出力回転速度Ｎｏｕｔに応じてエンジン回転速度Ｎｅを制御するだけで良く、機械式有段変速部２０のメカギヤ段の種類とは関係無く所定の模擬ギヤ段を成立させることができる。

模擬ギヤ段を切り換える模擬ギヤ段変速マップは、前記メカギヤ段変速マップと同様に出力回転速度Ｎｏｕｔおよびアクセル操作量Ａｃｃをパラメータとして予め定められている。図５は、模擬ギヤ段変速マップの一例で、実線はアップシフト線、破線はダウンシフト線であり、エンジン回転速度Ｎｅが所定の回転速度範囲内に保持されるように定められる。この模擬ギヤ段変速マップは、模擬ギヤ段変速条件に相当する。この模擬ギヤ段変速マップに従って模擬ギヤ段が切り換えられるとエンジン回転速度Ｎｅが段階的に変化させられるため、全体として機械式有段変速機と同様の変速フィーリングが得られる。この模擬有段変速は、例えば運転者によってスポーツ走行モード等の走行性能重視の走行モードが選択された場合に、前記ハイブリッド制御部８２によって実行される無段変速制御に優先して実行するだけでも良いが、本実施例では一定の実行制限時を除いて基本的に模擬有段変速が実行される。図５の模擬ギヤ段変速マップおよび図４の各模擬ギヤ段のエンジン回転速度マップは、予めデータ記憶部９０に記憶されている。

ここで、上記模擬有段変速制御部８４による模擬有段変速制御と、前記メカ有段変速制御部８０によるメカ有段変速制御とは、協調して制御される。すなわち、複数の模擬ギヤ段の段数は１０で、複数のメカギヤ段の段数４よりも多く、各メカギヤ段に対してそれぞれ１または複数の模擬ギヤ段を成立させるように割り当てられている。図６は、ギヤ段割当テーブルの一例で、通常時はメカ１速ギヤ段に対して模擬１速ギヤ段〜模擬３速ギヤ段が成立させられ、メカ２速ギヤ段に対して模擬４速ギヤ段〜模擬６速ギヤ段が成立させられ、メカ３速ギヤ段に対して模擬７速ギヤ段〜模擬９速ギヤ段が成立させられ、メカ４速ギヤ段に対して模擬１０速ギヤ段が成立させられるように定められている。また、低油温時など一定の条件下でメカ４速ギヤ段が禁止（成立不可）になった場合には、メカ３速ギヤ段に対して模擬１０速ギヤ段を割り当てたメカ４速禁止時のギヤ段割当テーブルが用意されている。これ等のギヤ段割当テーブルもデータ記憶部９０に予め記憶されている。図７は、電気式無段変速部１６および機械式有段変速部２０の各部の回転速度を直線で結ぶことができる共線図の一例で、機械式有段変速部２０のメカギヤ段が２速（メカ２速）の場合に、模擬４速ギヤ段〜模擬６速ギヤが成立させられる場合を例示したもので、出力回転速度Ｎｏｕｔに対して所定の変速比γ０になるようにエンジン回転速度Ｎｅが制御されることによって、各模擬ギヤ段が成立させられる。

このように複数のメカギヤ段に対して複数の模擬ギヤ段が割り当てられることにより、通常時には模擬ギヤ段の３⇔４変速時にはメカギヤ段の１⇔２変速が行なわれ、模擬ギヤ段の６⇔７変速時にはメカギヤ段の２⇔３変速が行なわれ、模擬ギヤ段の９⇔１０変速時にはメカギヤ段の３⇔４変速が行なわれる。その場合に、模擬ギヤ段の変速タイミングと同じタイミングでメカギヤ段の変速が行なわれるように、前記メカギヤ段変速マップが定められている。具体的には、図５における「３→４」、「６→７」、「９→１０」の各アップシフト線は、メカギヤ段変速マップの「１→２」、「２→３」、「３→４」の各アップシフト線と一致しており、図５における「３←４」、「６←７」、「９←１０」の各ダウンシフト線は、メカギヤ段変速マップの「１←２」、「２←３」、「３←４」の各ダウンシフト線と一致している。図５の模擬ギヤ段変速マップによる模擬ギヤ段の変速判断に基づいて、メカギヤ段の変速指令を前記メカ有段変速制御部８０に対して出力するようにしても良い。このように模擬ギヤ段の変速タイミングと同じタイミングでメカギヤ段の変速が行なわれるため、エンジン回転速度Ｎｅの変化を伴って機械式有段変速部２０の変速が行なわれるようになり、その機械式有段変速部２０の変速時に変速ショックがあっても運転者に違和感を与え難くなる。

模擬有段変速制御部８４は、上記ギヤ段の割り当てに関して機能的にギヤ段割当変更部８６を備えている。ギヤ段割当変更部８６は、メカギヤ段の一部の成立が制限される場合に、ギヤ段の割当を変更するもので、図８のフローチャートのステップＳ１〜Ｓ５（以下、単にＳ１〜Ｓ５という）に従って信号処理を行なう。図８のＳ１では、メカギヤ段の成立に制限があるか否かを判断する。メカギヤ段の制限は、例えば油圧制御回路４２の作動油の油温が低い場合やリニアソレノイドバルブＳＬ１〜ＳＬ４のソレノイドの断線等によるフェールなどで、フェールセーフ機能等により何れかのメカギヤ段の成立が禁止されているか否かを判断する。メカギヤ段の制限が無ければＳ３を実行し、図６の通常のギヤ段割当テーブルを選択するが、何れかのメカギヤ段が制限されている場合はＳ２を実行する。

Ｓ２では、メカ４速ギヤ段のみが禁止されているか否かを判断し、メカ４速ギヤ段のみが禁止されている場合は、Ｓ４を実行する。メカ４速ギヤ段のみが禁止される場合としては、例えば低油温時に変速比γ２が最も小さいメカ４速ギヤ段へのクラッチツークラッチ変速が禁止されることがある。Ｓ４では、図６のメカ４速禁止時のギヤ段割当テーブルを選択する。すなわち、メカ３速ギヤ段のまま模擬１０速ギヤ段まで変速可能とする。この場合は、例えば低油温で成立不可であったメカ４速ギヤ段が油温上昇により成立可能となった場合に、そのメカ４速ギヤ段へアップシフトするだけで通常制御に復帰できるため、制御が容易であるとともに、ショックや運転者に与える違和感を少なくできる。

上記Ｓ２の判断がＮＯ（否定）の場合、すなわちメカ１速ギヤ段〜メカ３速ギヤ段の何れかが禁止されている場合は、Ｓ５で模擬ギヤ段を制限する。Ｓ５では、図６の通常時のギヤ段割当テーブルにおいて、禁止メカギヤ段よりも１段低いメカギヤ段に割り当てられた模擬ギヤ段が上限となるように、模擬ギヤ段の変速範囲を制限する。具体的には、メカ３速ギヤ段が禁止の場合は、メカ２速ギヤ段に割り当てられた中で最も高速側の模擬６速ギヤ段を上限として、模擬１速ギヤ段〜模擬６速ギヤ段の範囲で変速制御が行なわれるようにする。メカ２速ギヤ段が禁止の場合は、メカ１速ギヤ段に割り当てられた中で最も高速側の模擬３速ギヤ段を上限として、模擬１速ギヤ段〜模擬３速ギヤ段の範囲で変速制御が行なわれるようにする。このように高速側の模擬ギヤ段が制限されると、エンジン回転速度Ｎｅの上昇によって車速Ｖが制約され、機械式有段変速部２０の入力回転速度に対応するＭＧ２回転速度Ｎｍの過大な上昇が防止されて、その過大回転に起因する第２モータジェネレータＭＧ２の耐久性の低下等が回避される。このＳ５は、模擬ギヤ段制限部に相当する。

なお、前記メカ４速ギヤ段の禁止時にも、メカ２速ギヤ段やメカ３速ギヤ段が禁止の場合と同様に、１段低いメカ３速ギヤ段に割り当てられた中で最も高速側の模擬９速ギヤ段を上限として、模擬１速ギヤ段〜模擬９速ギヤ段の範囲で変速制御が行なわれるようにしても良い。また、メカ１速ギヤ段が禁止の場合、すなわち第１クラッチＣ１が係合不可の場合は、例えば模擬有段変速制御を禁止し、前記ハイブリッド制御部８２によって電気式無段変速部１６が無段変速制御されるようにする。機械式有段変速部２０については、例えば第１クラッチＣ１を係合させる必要がないメカ４速ギヤ段が成立させられる。一方、メカ１速ギヤ段〜メカ３速ギヤ段を使えない理由が、低油温等の一時的なものである場合などに、使えるメカギヤ段を上限として模擬１０速ギヤ段までの総ての模擬ギヤ段に割り当て、総ての模擬ギヤ段を用いて変速することも可能で、その場合は、油温上昇等により総てのメカギヤ段を用いて変速制御を行なう通常制御へ復帰する際の制御が容易であるとともに、ショックや運転者に与える違和感を少なくできる。

図１に戻って、模擬有段変速制御部８４はまた、変速条件変更部８８を機能的に備えている。この変速条件変更部８８は、燃費を重視したエコ走行モードや走行性能を重視したスポーツ走行モード等の複数種類の走行モードを運転者が選択できる場合、或いはトーイングの有無、路面勾配、外気温、作動油温度、運転者の運転嗜好などの車両状態に応じて自動的に走行モードを切り換える場合に、その走行モードに応じて変速条件、すなわち図５に示す模擬ギヤ段変速マップを変更する。模擬ギヤ段変速マップの変更は、例えば各走行モードに応じて別々に予め定められた変速マップに切り換えれば良いが、図５に示す通常時（ノーマル時）の変速マップを補正しても良い。その場合に、機械式有段変速部２０のメカギヤ段変速マップも一緒に変更され、走行モードの種類に拘らず模擬ギヤ段の変速タイミングと同じタイミングでメカギヤ段の変速が行なわれる。

このように、本実施例の車両用駆動装置１０においては、電気式無段変速部１６により、出力回転速度Ｎｏｕｔに対するエンジン回転速度Ｎｅの変速比γ０が異なる複数の模擬ギヤ段が成立させられるとともに、予め定められた模擬ギヤ段変速マップに従って変速されるため、その変速時にエンジン回転速度Ｎｅが段階的に変化させられるようになり、機械式有段変速機と同様の変速フィーリングが得られる。その場合に、電気式無段変速部１６の模擬ギヤ段の段数（この実施例では１０）は、機械式有段変速部２０のメカギヤ段の段数（この実施例では４）以上で、各メカギヤ段に対してそれぞれ１または複数の模擬ギヤ段を成立させるように割り当てられているとともに、模擬ギヤ段の変速タイミングと同じタイミングでメカギヤ段の変速が行なわれる。これにより、エンジン回転速度Ｎｅの変化を伴って機械式有段変速部２０の変速が行なわれるようになり、その機械式有段変速部２０の変速時に変速ショックがあっても運転者に違和感を与え難くなる。

また、機械式有段変速部２０のメカ２速ギヤ段またはメカ３速ギヤ段がフェール等で成立不可の場合に、その成立不可のメカギヤ段よりも１段低いメカギヤ段に割り当てられた模擬ギヤ段が上限となるように、その模擬ギヤ段の変速範囲が制限されるため、エンジン回転速度Ｎｅの上昇によって車速Ｖが制約され、機械式有段変速部２０の入力回転速度に対応するＭＧ２回転速度Ｎｍの過大な上昇が防止される。

なお、上記実施例では、メカギヤ段の成立に制限がある場合に、図８のフローチャートに従ってメカ４速禁止時のギヤ段割当テーブルを用いたり（Ｓ４）、模擬ギヤ段の変速範囲を制限したり（Ｓ５）していたが、例えば図９に示すように単純に模擬有段変速を禁止しても良い。すなわち、Ｒ１で何れかのメカギヤ段の成立に制限があるか否かを判断し、制限が無い場合はＲ３で模擬有段変速の実行を許可するが、制限がある場合はＲ２で模擬有段変速を禁止し、前記ハイブリッド制御部８２によって電気式無段変速部１６が無段変速制御されるようにする。無段変速では、車速Ｖと関係無くエンジン回転速度Ｎｅを制御できるなど、模擬有段変速に比べてエンジン回転速度Ｎｅの制約が無いため、退避走行に必要な動力性能を適切に確保できる。

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、これ等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。

１４：エンジン（駆動源）１６：電気式無段変速部１８：中間伝達部材２０：機械式有段変速部３４：駆動輪６０：電子制御装置８４：模擬有段変速制御部８６：ギヤ段割当変更部（模擬ギヤ段制限部）ＭＧ１：第１モータジェネレータ（差動用回転機）

Claims

差動用回転機のトルク制御で駆動源の回転速度を無段階に変速して中間伝達部材に伝達することができ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配設され、出力回転速度に対する該中間伝達部材の回転速度の変速比が異なる複数のメカギヤ段を機械的に成立させることができる機械式有段変速部と、
を有する車両の変速制御装置において、
前記機械式有段変速部の前記出力回転速度に対する前記駆動源回転速度の変速比が異なる複数の模擬ギヤ段を成立させるように前記電気式無段変速部を制御するとともに、該複数の模擬ギヤ段を予め定められた模擬ギヤ段変速条件に従って変速する模擬有段変速制御部を有し、
且つ、前記複数の模擬ギヤ段の段数は前記複数のメカギヤ段の段数以上で、各メカギヤ段に対してそれぞれ１または複数の模擬ギヤ段を成立させるように割り当てられており、該複数のメカギヤ段の変速条件は、該模擬ギヤ段の変速タイミングと同じタイミングで変速が行なわれるように定められている
ことを特徴とする車両の変速制御装置。
前記機械式有段変速部の何れかのメカギヤ段が成立不可の場合に、該成立不可のメカギヤ段よりも１段低いメカギヤ段に割り当てられた模擬ギヤ段が上限となるように、該模擬ギヤ段の変速範囲を制限する模擬ギヤ段制限部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の変速制御装置。