JP5991331B2

JP5991331B2 - ハイブリッド車両の制御装置

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Publication number: JP5991331B2
Application number: JP2014020121A
Authority: JP
Inventors: 憲治板垣; 曲田　尚史; 尚史曲田; 陽明白村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2034-02-05
Also published as: US9650035B2; US20150217760A1; JP2015147452A

Description

本発明は、駆動輪にトルクを伝達するための出力部に内燃機関の回転速度を変速して伝達可能な動力伝達機構の変速モードを無段変速比モードと固定変速比モードとに切り替え可能なハイブリッド車両に適用される制御装置に関する。

内燃機関、モータ・ジェネレータ、及び出力部材が接続され、内燃機関の回転速度を変速して出力部材に伝達可能な動力伝達機構が搭載されたハイブリッド車両が知られている。また、このようなハイブリッド車両において、動力伝達機構のモードを、変速比を無段階に変更可能な無段変速比モードと、内燃機関の回転速度が出力部材の回転速度より小さくなるオーバードライブ状態に変速比が固定される固定変速比モードとに切替可能な車両が知られている。そして、車速及び目標駆動力にて特定される車両の動作点と、無段変速比モードに切り替える運転領域及び固定変速比モードに切り替える運転領域との対応関係を示したマップを有し、このマップと現在の車両の動作点とに基づいて動力伝達機構のモードを切り替える制御装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。

特開２００９−１９０５７２号公報特開２００５−２９９８４４号公報

特許文献１の装置のように、動力伝達機構のモードをマップに基づいて切り替える場合、定常走行時の車両の動作点が無段変速比モードの運転領域と固定変速比モードの運転領域の境界付近にあると、わずかなアクセル操作で車両の動作点がこれら２つの運転領域を行ったり来たりするおそれがある。この場合、動力伝達機構のモードが頻繁に切り替わるおそれがある。周知のように車両を定常走行させる際の走行負荷すなわち車両への要求パワーは、車両が走行している路面の斜度に応じて変化する。特許文献１の装置では、路面の斜度に応じて動力伝達機構のモード切替を制御することを考慮していない。

そこで、本発明は、動力伝達機構のモードの切り替えが頻繁に発生することを従来よりも抑制可能な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。

本発明の制御装置は、内燃機関及び電動機を動力源として備え、駆動輪にトルクを伝達するための出力部に前記内燃機関の回転速度を変速して伝達可能な動力伝達機構の変速モードを無段変速比モードと固定変速比モードとに切り替え可能なハイブリッド車両に適用され、前記車両への要求パワーと車速とに基づいて前記変速モードを切り替える制御手段を備えた制御装置において、前記要求パワー及び前記車速の少なくともいずれか一方と前記車両が走行している路面の斜度とに基づいて前記制御手段による前記変速モードの切り替えを禁止するか否か判定し、禁止すると判定した場合には前記変速モードを前記無段変速比モード又は前記固定変速比モードに維持する制御禁止手段をさらに備えている（請求項１）。

本発明の制御装置では、車両への要求パワー及び車速の少なくともいずれか一方と路面の斜度とに基づいて変速モードの切り替えを禁止するか否か判定するので、路面の斜度を考慮して変速比モードの切り替えを制御する。そのため、路面の斜度の影響によって動力伝達機構の変速モードの切り替えが頻繁に発生することを従来よりも抑制できる。

本発明の制御装置の一形態において、前記車速及び前記斜度にて定義される領域に、前記変速モードの切り替えを許可する制御許可領域と、前記変速モードを前記固定変速比モードに維持するロック継続領域と、前記変速モードを前記無段変速比モードに維持するロック禁止領域とが互いに重ならないように設定されたマップを記憶する記憶手段をさらに備え、前記制御禁止手段は、前記マップに基づいて前記変速モードの切り替えを禁止するか否か判定し、前記ロック禁止領域は、前記車速及び前記要求パワーにて定義され、かつ前記変速モードを前記固定変速比モードにすべきロック領域と前記変速モードを前記無段変速比モードにすべき非ロック領域との境界線のうちの前記要求パワーの上限ラインと、前記車速及び前記要求パワーにて定義され、かつ前記斜度が所定の大きさの路面を前記車両が定常走行する場合の動作ラインとが交差する動作点を基準とした所定の車速範囲の最大値及び最小値に基づいて設定され、前記ロック継続領域は、前記境界線のうちの前記要求パワーの下限ラインと前記動作ラインとが交差する動作点を基準とした所定の車速範囲の最大値及び最小値に基づいて設定されていてもよい（請求項２）。このようにロック継続領域及びロック禁止領域が設定されたマップを用いて変速モードの切り替えを許可するか否か判定することにより、この判定を容易に行うことができる。また、このようにロック継続領域及びロック禁止領域を設定することにより、車両が燃費の良い運転領域にて運転される割合を増やすことができる。

本発明の制御装置の一形態において、前記車速及び前記斜度にて定義される領域に、前記変速モードの切り替えを許可する制御許可領域と、前記変速モードを前記固定変速比モードに維持するロック継続領域と、前記変速モードを前記無段変速比モードに維持するロック禁止領域とが互いに重ならないように設定されたマップを記憶する記憶手段をさらに備え、前記制御禁止手段は、前記マップに基づいて前記変速モードの切り替えを禁止するか否か判定し、前記ロック禁止領域は、前記制御許可領域よりも前記車速が大きく、かつ前記斜度が大きい領域を含むように設定され、前記ロック継続領域は、前記制御許可領域よりも前記車速が小さく、かつ前記斜度が小さい領域を含むように設定されていてもよい（請求項３）。このようにロック継続領域及びロック禁止領域を設定することにより、変速モードの切り替えが発生する頻度を低下させることができる。

本発明の制御装置の一形態において、前記要求パワー及び前記斜度にて定義される領域に、前記変速モードの切り替えを許可する制御許可領域と、前記変速モードを前記固定変速比モードに維持するロック継続領域と、前記変速モードを前記無段変速比モードに維持するロック禁止領域とが互いに重ならないように設定されたマップを記憶する記憶手段をさらに備え、前記制御禁止手段は、前記マップに基づいて前記変速モードの切り替えを禁止するか否か判定し、前記ロック禁止領域は、前記車速及び前記要求パワーにて定義され、かつ前記変速モードを前記固定変速比モードにすべきロック領域と前記変速モードを前記無段変速比モードにすべき非ロック領域との境界線のうちの前記要求パワーの上限ラインと、前記車速及び前記要求パワーにて定義され、かつ前記斜度が所定の大きさの路面を前記車両が定常走行する場合の動作ラインとが交差する動作点を基準とした所定の要求パワー範囲の最大値及び最小値に基づいて設定され、前記ロック継続領域は、前記境界線のうちの前記要求パワーの下限ラインと前記動作ラインとが交差する動作点を基準とした所定の要求パワー範囲の最大値及び最小値に基づいて設定されていてもよい（請求項４）。このようにロック継続領域及びロック禁止領域を設定することにより、車両が燃費の良い運転領域にて運転される割合を増やすことができる。

本発明の制御装置の一形態において、前記要求パワー及び前記斜度にて定義される領域に、前記変速モードの切り替えを許可する制御許可領域と、前記変速モードを前記固定変速比モードに維持するロック継続領域と、前記変速モードを前記無段変速比モードに維持するロック禁止領域とが互いに重ならないように設定されたマップを記憶する記憶手段をさらに備え、前記制御禁止手段は、前記マップに基づいて前記変速モードの切り替えを禁止するか否か判定し、前記ロック禁止領域は、前記制御許可領域よりも前記要求パワーが大きい領域を含むように設定され、前記ロック継続領域は、前記制御許可領域よりも前記要求パワーが小さい領域を含むように設定されていてもよい（請求項５）。このようにロック継続領域及びロック禁止領域を設定することにより、変速モードの切り替えが発生する頻度を低下させることができる。

以上に説明したように、本発明の制御装置によれば、路面の斜度を考慮して変速比モードの切り替えを制御するので、路面の斜度の影響によって動力伝達機構の変速モードの切り替えが頻繁に発生することを従来よりも抑制できる。

本発明の一形態に係る制御装置が組み込まれた車両を概略的に示す図。車両の制御系を示したブロック図。無段変速比モードのときの動力分割機構の共線図の一例を示す図。固定変速比モードのときの動力分割機構の共線図の一例を示す図。車速と、車両への要求パワーと、各変速比モードとの関係の一例を示す図。車速と、斜度と、切り替え制御を禁止するか否かとの関係の一例を示す図。ＨＶＥＣＵが実行するモード切替制御ルーチンを示すフローチャート。ＨＶＥＣＵが実行する制御禁止判定ルーチンを示すフローチャート。車速と、斜度と、切り替え制御を禁止するか否かとの関係の他の例を示す図。車両への要求パワーと、斜度と、切り替え制御を禁止するか否かとの関係の一例を示す図。車両への要求パワーと、斜度と、切り替え制御を禁止するか否かとの関係の他の例を示す図。

図１は、本発明の一形態に係る制御装置が組み込まれた車両を概略的に示している。車両１は複数の動力源を組み合わせたハイブリッド車両として構成されている。車両１は、内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１０と、第１モータ・ジェネレータ（以下、第１ＭＧと略称することがある。）１１と、第２モータ・ジェネレータ（以下、第２ＭＧと略称することがある。）１２とを備えている。

エンジン１０は、複数の気筒を有する周知の火花点火式内燃機関である。第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２は、ハイブリッド車両に搭載されて電動機及び発電機として機能する周知のモータ・ジェネレータである。第１ＭＧ１１は、出力軸１１ａと一体回転するロータ１１ｂと、ロータ１１ｂの外周に同軸に配置されてケース２に固定されたステータ１１ｃとを備えている。第２ＭＧ１２も同様に、出力軸１２ａと一体回転するロータ１２ｂと、ロータ１２ｂの外周に同軸に配置されてケース２に固定されたステータ１２ｃとを備えている。第１ＭＧ１１の出力軸１１ａには、ロック機構１３が設けられている。ロック機構１３は、出力軸１１ａを回転不能にロックする係合状態と、そのロックを解除して出力軸１１ａの回転を許容する解放状態とに切り替え可能に構成されている。ロック機構１３は、噛み合い式ブレーキとして構成されている。もっとも、ロック機構１３を摩擦式ブレーキに変更することも可能である。

エンジン１０の出力軸１０ａ及び第１ＭＧ１１の出力軸１１ａは、動力分割機構１４と接続されている。動力分割機構１４には、車両１の駆動輪３に動力を伝達するための出力部１５も接続されている。出力部１５は、第１ドライブギヤ１６と、第１ドライブギヤ１６と噛み合うとともに出力軸１７に固定されたカウンタギヤ１８と、出力軸１７に固定された出力ギヤ１９とを備えている。出力ギヤ１９は、デファレンシャル機構２０のケースに設けられたリングギヤ２０ａと噛み合っている。デファレンシャル機構２０は、リングギヤ２０ａに伝達された動力を左右の駆動輪３に分配する周知の機構である。なお、この図では左右の駆動輪３のうちの一方のみを示す。

動力分割機構１４は、遊星歯車機構２１を備えている。遊星歯車機構２１は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であり、サンギヤＳと、リングギヤＲと、ピニオンギヤＰと、キャリアＣとを備えている。サンギヤＳは、外歯歯車である。リングギヤＲは、サンギヤＳに対して同軸的に配置された内歯歯車である。ピニオンギヤＰは、サンギヤＳ及びリングギヤＲのそれぞれと噛み合っている。キャリアＣは、ピニオンギヤＰを自転可能かつサンギヤＳの周囲を公転可能に保持している。サンギヤＳは、第１ＭＧ１１の出力軸１１ａと連結されている。キャリアＣは、エンジン１０の出力軸１０ａと連結されている。リングギヤＲは、第１ドライブギヤ１６と連結されている。

第２ＭＧ１２の出力軸１２ａには、第２ドライブギヤ２２が設けられている。第２ドライブギヤ２２は、カウンタギヤ１８と噛み合っている。

第１ＭＧ１１は、第１インバータ２３を含む電気回路を介してバッテリ２４と電気的に接続されている。同様に、第２ＭＧ１２も、第２インバータ２５を含む電気回路を介してバッテリ２４と電気的に接続されている。

図２は、車両１の各部を制御するための制御装置３０を示している。制御装置３０は、各種の電子制御装置（ＥＣＵ）を備えている。各ＥＣＵは、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成されている。ＨＶＥＣＵ３１には各種のセンサからの信号が入力される。例えば、ＨＶＥＣＵ３１には、車両１の速度（車速）に応じた信号を出力する車速センサ３２、不図示のアクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセル開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ３３、第１ＭＧ１１の出力軸１１ａの回転数に応じた信号を出力するＭＧ１回転数センサ３４、第２ＭＧ１２の出力軸１２ａの回転数に応じた信号を出力するＭＧ２回転数センサ３５、出力軸１７の回転数に応じた信号を出力する出力軸回転数センサ３６、エンジン１０の出力軸１０ａの回転数に対応した信号を出力するエンジン回転数センサ３７、バッテリ２４の充電状態（ＳＯＣ）に対応した信号を出力するＳＯＣセンサ３８、及び車両１の前後方向の傾きに対応した信号を出力するジャイロセンサ３９等の出力信号が入力される。また、車両１にカーナビゲーションシステムが搭載されている場合には、このシステムもＨＶＥＣＵ３１と接続されている。ＨＶＥＣＵ３１には、これらの他にも種々のセンサが接続されているが、それらの図示は省略した。なお、以降では、第１ＭＧ１１の出力軸１１ａの回転数を単に第１ＭＧ１１の回転数と称することがある。また、同様に第２ＭＧ１２の出力軸１２ａの回転数を単に第１ＭＧ１２の回転数と称し、エンジン１０の出力軸１０ａの回転数をエンジン１０の回転数と称することがある。

ＨＶＥＣＵ３１は、第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２に発生させるトルクを算出し、発生させるトルクについてＭＧＥＣＵ４０に指令を出力する。また、ＨＶＥＣＵ３１は、エンジン１０の運転条件を決定し、エンジン１０の運転条件についてエンジンＥＣＵ４１に指令を出力する。さらに、ＨＶＥＣＵ３１は、ロック機構１３の制御も行う。なお、ＨＶＥＣＵ３１は、この他にも車両１に設けられている他の制御対象を制御しているが、それらの図示は省略した。

ＭＧＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ３１から入力された指令に基づき、第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２に発生させるトルクに対応した電流を算出し、それぞれのモータ・ジェネレータ１１、１２に電流を出力する。エンジンＥＣＵ４１は、ＨＶＥＣＵ３１から入力された指令に基づき、スロットルバルブ、点火プラグ、及び燃料噴射弁等のエンジン１０の各部に対して各種の制御を行う。

この車両１では、動力分割機構１４のモードとして無段変速比モード及び固定変速比モードが設けられている。無段変速比モードでは、ロック機構１３を解放状態に切り替える。一方、固定変速比モードでは、ロック機構１３を係合状態に切り替える。図３は、無段変速比モードにおける動力分割機構１４の共線図の一例を示している。図４は、固定変速比モードにおける動力分割機構１４の共線図の一例を示している。なお、図４には、無段変速比モードのときの関係を比較例として破線で示した。これらの図において「ＭＧ１」は第１ＭＧ１１を、「ＥＮＧ」はエンジン１０を、「ＭＧ２」は第２ＭＧ１２を、「ＯＵＴ」は出力軸１７をそれぞれ示している。また、「Ｓ」はサンギヤＳを、「Ｃ」はキャリアＣを、「Ｒ」はリングギヤＲをそれぞれ示している。

無段変速比モードでは、ロック機構１３が解放状態であるため、第１ＭＧ１１の出力軸１１ａ及びサンギヤＳの回転が許容される。そのため、図３に示すようにエンジン１０の回転数が一定であっても第１ＭＧ１１の回転数及び回転方向を変更することにより、出力軸１７の回転数を無段階で変速できる。一方、固定変速比モードではロック機構１３を係合状態に切り替えるので、第１ＭＧ１１の出力軸１１ａ及びサンギヤＳが回転不能にロックされる。そのため、図４に示すように出力軸１７の回転数は、エンジン１０の回転数に応じて変化する。この図から明らかなように、この固定変速比モードではサンギヤＳの回転数がゼロに固定される。そのため、動力分割機構１４における変速比は、出力軸１７の回転数がエンジン１０の回転数より大きくなる、いわゆるオーバードライブ状態に固定される。

ＨＶＥＣＵ３１は、車速及び車両１への要求パワーに応じてこれらの変速比モードを切り替える。なお、この要求パワーには、第１ＭＧ１１にて発電を行うために必要なパワーも含まれている。図５は、この変速比モードの切り替え制御に用いられるマップの一例を示している。この図は、車速と、車両１への要求パワーと、各変速比モードとの関係の一例を示している。この図の領域Ａ１は、変速比モードを固定変速比モードにする運転領域（以下、ロック領域と称することがある。）である。なお、このロック領域Ａ１は、車両１を固定変速比モードで運転した方が燃費が良くなる運転領域である。

ＨＶＥＣＵ３１は、車速及び要求パワーにて特定される車両１の動作点がロック領域Ａ１内にある場合には、変速比モードを固定変速比モードに切り替える。一方、車両１の動作点がロック領域Ａ１以外の領域（以下、非ロック領域と称することがある。）Ａ２にある場合には、変速比モードを無段変速比モードに切り替える。ただし、この車両１には、固定変速比モードへの切り替えを制限する下限車速ＶＬが設定されている。この下限車速ＶＬ以下では変速比モードを無段変速比モードに切り替える。なお、この図に示した関係は、予め実験や数値計算等により求めてＨＶＥＣＵ３１のＲＯＭにマップとして記憶させておけばよい。

また、ＨＶＥＣＵ３１は、車両１が走行している路面の斜度と車速とに基づいて図５のマップを用いた変速比モードの切り替え制御を禁止するか否か判定する。そして、切り替え制御を禁止すると判定した場合には、変速比モードを無段変速比モード又は固定変速比モードに維持する。なお、斜度は、水平方向の距離に対する垂直方向の高さの変化の割合を示している。例えば、水平方向に１００ｍ進むと高さが１０ｍ高くなる場合には、斜度は＋１０％になる。一方、水平方向に１００ｍ進むと高さが１０ｍ低くなる場合には、斜度は−１０％になる。図６は、車速と、斜度と、切り替え制御を禁止するか否かとの対応関係を示している。この図の領域Ｂ１は、切り替え制御を禁止し、ロック機構１３を解放状態に維持する領域である。以下では、この領域Ｂ１をロック禁止領域と称することがある。領域Ｂ２は、切り替え制御を禁止し、ロック機構１３を係合状態に維持する領域である。以下では、この領域Ｂ２をロック継続領域と称することがある。残りの領域Ｂ３〜Ｂ５は、切り替え制御を許可する領域である。以下では、これらの領域Ｂ３〜Ｂ５を制御許可領域と称することがある。

図５を参照して、切り替え制御を禁止する領域Ｂ１、Ｂ２の設定方法について説明する。図５の線Ｌ１〜Ｌ４は、各斜度の路面において車両１を定常走行させる場合の動作ライン、言い換えると車速、斜度、及び要求パワーの対応関係を示している。例えば線Ｌ２は、斜度＋θ１％の登り坂において車速Ｖで定常走行する際に要求パワーＰが必要となることを示している。領域Ｂ１、Ｂ２は、ロック領域Ａ１とこれらの線Ｌ１〜Ｌ４で示した関係に基づいて設定されている。この図に示すように、ロック領域Ａ１と非ロック領域Ａ２との境界線ＢＬと、各線Ｌ１〜Ｌ４は、交差している。そして、この境界線ＢＬにおいてロック領域Ａ１の要求パワーの上限を示す線（以下、上限線と称することがある。）ＢＬ１及び下限を示す線（以下、下限線と称することがある。）ＢＬ２と、各線Ｌ１〜Ｌ４とが交差する動作点Ｐ１〜Ｐ５に基づいて領域Ｂ１、Ｂ２が設定されている。

この図に示すように斜度０％の場合の関係を示す線Ｌ１は、上限線ＢＬ１と動作点Ｐ１にて交差している。また、線Ｌ１は、下限線ＢＬ２と動作点Ｐ２にて交差している。斜度＋θ１％の場合の関係を示す線Ｌ２は、上限線ＢＬ１と動作点Ｐ３にて交差している。斜度＋θ２％の場合の関係を示す線Ｌ３は、上限線ＢＬ１と動作点Ｐ４にて交差している。なお、＋θ２は＋θ１より大きい。斜度−θ１％の場合の関係を示す線Ｌ４は、下限線ＢＬ２と動作点Ｐ５にて交差している。そして、この図に示すように各動作点Ｐ１〜Ｐ５には、制御禁止範囲Ｒ１〜Ｒ５が設定されている。各制御禁止範囲Ｒ１〜Ｒ５は、各動作点Ｐ１〜Ｐ５を基準にこれらの動作点Ｐ１〜Ｐ５の周囲に所定の車速範囲及び所定の要求パワー範囲にて設定されている。なお、各範囲Ｒ１〜Ｒ５の大きさは、車両１が坂道を走行しているときに変速比モードの切り替えが頻繁に発生しないように各動作点Ｐ１〜Ｐ５に応じて適宜に設定される。例えば、動作点Ｐ５の制御禁止範囲Ｒ５は、他の動作点Ｐ１〜Ｐ４の制御禁止範囲Ｒ１〜Ｒ４と比較して車速範囲が大きい。これは、動作点Ｐ５の周囲において線Ｌ４と下限線ＢＬ２とが互いに近い位置にあるためである。

図６の範囲Ｒ１〜Ｒ５は、この制御禁止範囲Ｒ１〜Ｒ５を示している。そして、領域Ｂ１は、このうちの制御禁止範囲Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４に基づいて設定されている。具体的には、これらの制御禁止範囲Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４の車速の最大値を結んだ線ＬＶ１と、制御禁止範囲Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４の車速の最小値を結んだ線ＬＶ２で挟まれた範囲がロック禁止領域Ｂ１として設定されている。図５に示すように車両１の動作点が制御禁止範囲Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４にあるときにアクセルが踏み込まれると車両１の動作点が非ロック領域Ａ２に入る。一方、アクセルが戻されると一時的にロック領域Ａ１を通過して再び非ロック領域Ａ２に入る。そのため、このような制御禁止範囲Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４では、変速比モードを無段変速比モードに維持したほうが燃費の良い領域に滞留する確率が高い。そこで、これらの制御禁止範囲Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４にて特定される領域Ｂ１を、ロック禁止領域に設定する。

一方、領域Ｂ２は、制御禁止範囲Ｒ２、Ｒ５に基づいて設定されている。具体的には、制御禁止範囲Ｒ２、Ｒ５の車速の最大値を結んだ線ＬＶ３と、制御禁止範囲Ｒ２、Ｒ５の車速の最小値を結んだ線ＬＶ４で挟まれた範囲が領域Ｂ２として設定されている。図５に示すように車両１の動作点が制御禁止範囲Ｒ２、Ｒ５にあるときにアクセルが踏み込まれると車両１の動作点がロック領域Ａ１に入る。一方、アクセルが戻されると非ロック領域Ａ２に入る。そのため、このような制御禁止範囲Ｒ２、Ｒ５では、変速比モードを固定変速比モードに維持したほうが燃費の良い領域に滞留する確率が高い。そこで、これらの制御禁止範囲Ｒ２、Ｒ５にて特定される領域Ｂ１を、ロック継続領域に設定する。図６に示した関係は、上述した方法にて求めてＨＶＥＣＵ３１のＲＯＭにマップとして記憶される。

図７は、ＨＶＥＣＵ３１が図５に示したマップを用いて変速モードを切り替えるために実行するモード切替制御ルーチンを示している。図８は、ＨＶＥＣＵ３１が図６に示したマップに基づいて変速比モードの切り替え制御を許可するか否か判定するために実行する制御禁止判定ルーチンを示している。これらのルーチンは、車両１の走行中に所定の周期で繰り返し実行される。

まず、図７の制御ルーチンについて説明する。この制御ルーチンにおいてＨＶＥＣＵ３１は、まずステップＳ１１で車両１の走行状態を取得する。車両１の走行状態としては、例えば車速、アクセル開度、第１ＭＧ１１の回転数、第２ＭＧ１２の回転数、出力軸１７の回転数、エンジン１０の回転数、バッテリ２４のＳＯＣ、及び車両１の前後方向の傾きが取得される。この処理では、アクセル開度及びバッテリ２４のＳＯＣに基づいて車両１への要求パワーも取得される。また、この処理では、車両１の前後方向の傾きに基づいて路面の斜度も取得される。

次のステップＳ１２においてＨＶＥＣＵ３１は、図５のマップを用いた変速モードの切替制御を禁止する制御禁止フラグがオンの状態か否か判定する。この制御禁止フラグは、図８のルーチンにて設定される。制御禁止フラグがオンの状態であると判定した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。

一方、制御禁止フラグがオフの状態であると判定した場合はステップＳ１３に進み、ＨＶＥＣＵ３１は車速及び車両１への要求パワーにて特定される車両１の動作点が図５のロック領域Ａ１内か否か判定する。車両１の動作点が非ロック領域Ａ２内と判定した場合はステップＳ１４に進み、ＨＶＥＣＵ３１はロック機構１３を解放状態に切り替えて変速比モードを無段変速比モードに切り替える。なお、現在の変速比モードが無段変速比モードの場合には、その変速比モードを継続する。その後、今回のルーチンを終了する。

一方、車両１の動作点がロック領域Ａ１内と判定した場合はステップＳ１５に進み、ＨＶＥＣＵ３１はロック機構１３を係合状態に切り替えて変速比モードを固定変速比モードに切り替える。なお、現在の変速比モードが固定変速比モードの場合には、その変速比モードを継続する。その後、今回のルーチンを終了する。

次に図８の制御禁止判定ルーチンについて説明する。なお、図８において図７と同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。

このルーチンにおいてＨＶＥＣＵ３１は、まずステップＳ１１で車両１の走行状態を取得する。次のステップＳ２１においてＨＶＥＣＵ３１は、車速及び斜度にて特定される車両１の動作点が図６の制御許可領域Ｂ３〜Ｂ５内にあるか否か判定する。この判定は、車速及び斜度と、図６のマップとに基づいて行えばよい。車両１の動作点が制御許可領域Ｂ３〜Ｂ５内にあると判定した場合はステップＳ２２に進み、ＨＶＥＣＵ３１は制御禁止フラグをオフの状態に切り替える。その後、今回のルーチンを終了する。

一方、車両１の動作点が制御許可領域Ｂ３〜Ｂ５以外の領域にあると判定した場合にはステップＳ２３に進み、ＨＶＥＣＵ３１は制御禁止フラグをオンの状態に切り替える。次のステップＳ２４においてＨＶＥＣＵ３１は、車速及び斜度にて特定される車両１の動作点が図６のロック禁止領域Ｂ１にあるか否か判定する。車両１の動作点がロック禁止領域Ｂ１にあると判定した場合はステップＳ１４に進み、ＨＶＥＣＵ３１は変速比モードを無段変速比モードに切り替える。なお、現在の変速比モードが無段変速比モードの場合には、その変速比モードを継続する。その後、今回のルーチンを終了する。

一方、車両１の動作点がロック禁止領域Ｂ１にない、すなわちロック継続領域Ｂ２にあると判定した場合はステップＳ１６に進み、ＨＶＥＣＵ３１は変速比モードを固定変速比モードに切り替える。なお、現在の変速比モードが固定変速比モードの場合には、その変速比モードを継続する。その後、今回のルーチンを終了する。

以上に説明したように、本発明の制御装置では、路面の斜度及び車速に応じて変速比モードの切り替え制御を許可するか否か判定する。そして、車両１の動作点が図６のロック禁止領域Ｂ１内又はロック継続領域Ｂ２内にある場合には変速比モードの切り替え制御を禁止し、変速比モードを無段変速比モード又は固定変速比モードに切り替える。このように本発明では路面の斜度を考慮して変速比モードの切り替えを制御するので、路面の斜度の影響にて変速モードの切り替えが頻繁に発生することを従来よりも抑制することができる。

また、本発明では、図６に示したように線ＬＶ１と線ＬＶ２で挟まれた範囲をロック禁止領域Ｂ１とし、線ＬＶ３と線ＬＶ４で挟まれた範囲をロック継続領域Ｂ２とした。そのため、線ＬＶ１よりも高速側の運転領域と線ＬＶ４よりも低速側の運転領域に切り替え制御が許可される運転領域が設けられる。これにより切り替え制御が無駄に禁止されることを防止できる。そのため、車両１の燃費を向上させることができる。

本発明において、切り替え制御を禁止するか否かの判定に用いられるマップは、図６に示したマップに限定されない。例えば、図６のマップの代わりに図９に示したマップを用いて判定を行ってもよい。なお、図９において図６と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図９のマップでは、この図において線ＬＶ２よりも右上側の領域がロック禁止領域Ｂ１１として設定され、線ＬＶ３よりも左下側の領域がロック継続領域Ｂ１２として設定される。それ以外は、図６のマップと同じである。そのため、ロック禁止領域Ｂ１１は、制御許可領域Ｂ３よりも車速が大きく、かつ斜度が大きい領域を含むように設定される。一方、ロック継続領域Ｂ１２は、制御許可領域Ｂ３よりも車速が小さく、かつ斜度が小さい領域を含むように設定される。このようにロック禁止領域Ｂ１１及びロック継続領域Ｂ１２を設定することにより、図６のマップと比較して変速モードの切り替え制御を許可する領域が小さくなる。そのため、変速モードの切り替えが発生する頻度を減少させることができる。

図６及び図９のマップでは、車速と斜度とに基づいて切り替え制御を禁止するか否か判定したが、本発明では車両１への要求パワーと斜度とに基づいて切り替え制御を禁止するか否か判定してもよい。図１０は、車両１への要求パワーと、路面の斜度と、切り替え制御を禁止するか否かとの関係の一例を示している。なお、この図において図６と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図１０から明らかなように、この図に示した関係も制御禁止範囲Ｒ１〜Ｒ５に基づいて設定されている。ロック禁止領域Ｃ１は、制御禁止範囲Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４に基づいて設定されている。具体的には、これらの制御禁止範囲Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４の要求パワーの最大値を結んだ線ＬＰ１と、制御禁止範囲Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４の要求パワーの最小値を結んだ線ＬＰ２で挟まれた範囲がロック禁止領域Ｃ１として設定されている。上述したように車両１の動作点が制御禁止範囲Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４にあるときには変速比モードを無段変速比モードに維持したほうが燃費の良い領域に滞留する確率が高い。そこで、これらの制御禁止範囲Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４にて特定される領域Ｃ１を、ロック禁止領域に設定する。

一方、ロック継続領域Ｃ２は、制御禁止範囲Ｒ２、Ｒ５に基づいて設定されている。具体的には、制御禁止範囲Ｒ２、Ｒ５の要求パワーの最大値を結んだ線ＬＰ３と、制御禁止範囲Ｒ２、Ｒ５の要求パワーの最小値を結んだ線ＬＰ４で挟まれた範囲が領域Ｃ２として設定されている。上述したように車両１の動作点が制御禁止範囲Ｒ２、Ｒ５にあるときには変速比モードを固定変速比モードに維持したほうが燃費の良い領域に滞留する確率が高い。そこで、これらの制御禁止範囲Ｒ２、Ｒ５にて特定される領域Ｃ１を、ロック継続領域に設定する。また、このロック継続領域Ｃ２は、上限パワーＰＬによっても特定される。図５に示すように上限パワーＰＬは、ロック領域Ａ１の要求パワーの下限線ＢＬ２のなかで一番高い値が設定される。

そして、図１０のマップでは、ロック禁止領域Ｃ１及びロック継続領域Ｃ２以外の領域Ｃ３、Ｃ４が制御許可領域に設定される。

図１１は、車両１への要求パワーと、路面の斜度と、切り替え制御を禁止するか否かとの関係の他の例を示している。なお、この図において図１０と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図１１の関係では、この図において線ＬＰ２よりも右上側の領域がロック禁止領域Ｃ１１として設定される。ロック継続領域Ｃ１２には、線ＬＰ３と上限パワーＰＬにて特定される線ＬＰ５よりも左側の領域が設定される。そして、それらの領域Ｃ１１、Ｃ１２の間の領域が制御許可領域Ｃ１３に設定される。そのため、ロック禁止領域Ｃ１１は、制御許可領域Ｃ１３よりも要求パワーが大きい領域を含むように設定される。一方、ロック継続領域Ｃ１２は、制御許可領域Ｃ１３よりも要求パワーが小さい領域を含むように設定される。このように各領域Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３を設定することにより、図１０の関係と比較して変速モードの切り替え制御を許可する領域が小さくなる。そのため、変速モードの切り替えが発生する頻度を減少させることができる。

このように車両１への要求パワーと斜度とに基づいて切り替え制御を許可するか否か判定しても、路面の斜度を考慮して変速比モードの切り替えを制御できる。そのため、路面の斜度の影響にて変速モードの切り替えが頻繁に発生することを従来よりも抑制することができる。

さらに、切り替え制御を許可するか否かは、車速、車両１への要求パワー、及び路面の斜度の３つに基づいて判定してもよい。

上述した形態では、第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２が本発明の電動機に相当する。動力分割機構１４が本発明の動力伝達機構に相当する。図７の制御ルーチンを実行することにより、ＨＶＥＣＵ３１が本発明の制御手段として機能する。図８の制御ルーチンを実行することにより、ＨＶＥＣＵ３１が本発明の制御禁止手段として機能する。図６、図９〜図１１のマップを記憶することにより、ＨＶＥＣＵ３１が本発明の記憶手段に相当する。上限線ＢＬ１が本発明の上限ラインに相当し、下限線ＢＬ２が本発明の下限ラインに相当する。線Ｌ１〜Ｌ４が本発明の動作ラインに相当する。動作点Ｐ１〜Ｐ５が本発明の動作点に相当する。

本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の制御装置が適用される車両のエンジンは、火花点火型のエンジンに限らず燃料自着火式のディーゼルエンジンであってもよい。

動力分割機構に設けられる遊星歯車機構の個数は１つに限定されない。２つ以上の遊星歯車機構にて動力分割機構を構成してもよい。また、動力分割機構を固定変速比モードに切り替える方法は、第１ＭＧをロックする方法に限定されない。内燃機関の回転速度と出力部の回転速度との関係をオーバードライブ状態に固定可能な種々の方法を適用してよい。

また、本発明において、路面の斜度を取得する方法は、ジャイロセンサの出力信号に基づいて取得する方法に限定されない。例えば、カーナビゲーションシステムが有している地図情報に基づいて路面の斜度を取得してもよい。また、定常走行時の走行負荷と斜度との関係を予め実験や数値計算等により求めてマップとしてＨＶＥＣＵのＲＯＭに記憶させておき、このマップと定常走行時の走行負荷とに基づいて路面の斜度を取得してもよい。

１車両
３駆動輪
１０内燃機関
１１第１モータ・ジェネレータ（電動機）
１２第２モータ・ジェネレータ（電動機）
１４動力分割機構（動力伝達機構）
１５出力部
３０制御装置
３１ＨＶＥＣＵ（制御手段、制御禁止手段、記憶手段）

Claims

内燃機関及び電動機を動力源として備え、
駆動輪にトルクを伝達するための出力部に前記内燃機関の回転速度を変速して伝達可能な動力伝達機構の変速モードを無段変速比モードと固定変速比モードとに切り替え可能なハイブリッド車両に適用され、
前記車両への要求パワーと車速とに基づいて前記変速モードを切り替える制御手段を備えた制御装置において、
前記要求パワー及び前記車速の少なくともいずれか一方と前記車両が走行している路面の斜度とに基づいて前記制御手段による前記変速モードの切り替えを禁止するか否か判定し、禁止すると判定した場合には前記変速モードを前記無段変速比モード又は前記固定変速比モードに維持する制御禁止手段をさらに備えている制御装置。
前記車速及び前記斜度にて定義される領域に、前記変速モードの切り替えを許可する制御許可領域と、前記変速モードを前記固定変速比モードに維持するロック継続領域と、前記変速モードを前記無段変速比モードに維持するロック禁止領域とが互いに重ならないように設定されたマップを記憶する記憶手段をさらに備え、
前記制御禁止手段は、前記マップに基づいて前記変速モードの切り替えを禁止するか否か判定し、
前記ロック禁止領域は、前記車速及び前記要求パワーにて定義され、かつ前記変速モードを前記固定変速比モードにすべきロック領域と前記変速モードを前記無段変速比モードにすべき非ロック領域との境界線のうちの前記要求パワーの上限ラインと、前記車速及び前記要求パワーにて定義され、かつ前記斜度が所定の大きさの路面を前記車両が定常走行する場合の動作ラインとが交差する動作点を基準とした所定の車速範囲の最大値及び最小値に基づいて設定され、
前記ロック継続領域は、前記境界線のうちの前記要求パワーの下限ラインと前記動作ラインとが交差する動作点を基準とした所定の車速範囲の最大値及び最小値に基づいて設定されている請求項１に記載の制御装置。
前記車速及び前記斜度にて定義される領域に、前記変速モードの切り替えを許可する制御許可領域と、前記変速モードを前記固定変速比モードに維持するロック継続領域と、前記変速モードを前記無段変速比モードに維持するロック禁止領域とが互いに重ならないように設定されたマップを記憶する記憶手段をさらに備え、
前記制御禁止手段は、前記マップに基づいて前記変速モードの切り替えを禁止するか否か判定し、
前記ロック禁止領域は、前記制御許可領域よりも前記車速が大きく、かつ前記斜度が大きい領域を含むように設定され、
前記ロック継続領域は、前記制御許可領域よりも前記車速が小さく、かつ前記斜度が小さい領域を含むように設定されている請求項１に記載の制御装置。
前記要求パワー及び前記斜度にて定義される領域に、前記変速モードの切り替えを許可する制御許可領域と、前記変速モードを前記固定変速比モードに維持するロック継続領域と、前記変速モードを前記無段変速比モードに維持するロック禁止領域とが互いに重ならないように設定されたマップを記憶する記憶手段をさらに備え、
前記制御禁止手段は、前記マップに基づいて前記変速モードの切り替えを禁止するか否か判定し、
前記ロック禁止領域は、前記車速及び前記要求パワーにて定義され、かつ前記変速モードを前記固定変速比モードにすべきロック領域と前記変速モードを前記無段変速比モードにすべき非ロック領域との境界線のうちの前記要求パワーの上限ラインと、前記車速及び前記要求パワーにて定義され、かつ前記斜度が所定の大きさの路面を前記車両が定常走行する場合の動作ラインとが交差する動作点を基準とした所定の要求パワー範囲の最大値及び最小値に基づいて設定され、
前記ロック継続領域は、前記境界線のうちの前記要求パワーの下限ラインと前記動作ラインとが交差する動作点を基準とした所定の要求パワー範囲の最大値及び最小値に基づいて設定されている請求項１に記載の制御装置。
前記要求パワー及び前記斜度にて定義される領域に、前記変速モードの切り替えを許可する制御許可領域と、前記変速モードを前記固定変速比モードに維持するロック継続領域と、前記変速モードを前記無段変速比モードに維持するロック禁止領域とが互いに重ならないように設定されたマップを記憶する記憶手段をさらに備え、
前記制御禁止手段は、前記マップに基づいて前記変速モードの切り替えを禁止するか否か判定し、
前記ロック禁止領域は、前記制御許可領域よりも前記要求パワーが大きい領域を含むように設定され、
前記ロック継続領域は、前記制御許可領域よりも前記要求パワーが小さい領域を含むように設定されている請求項１に記載の制御装置。