JP4475266B2 - 制駆動力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、制駆動力制御装置に関し、特に、動力源（エンジン又はモータジェネレータを含む）のトルク又は回転数を制御することにより、出力トルクを変化させる制駆動力制御装置に関する。

動力源（エンジン又はモータジェネレータを含む）のトルク又は回転数を制御することにより、出力トルクを変化させる制駆動力制御装置が知られている。

例えば、発明協会公技番号２００４−５００５０１の公開技報には、有段のマニュアルモードと自動変速モードが選択可能な自動変速機を備え、自動変速モードからアニュアルモードに切り換えてダウシフト操作を行なった場合に、路面勾配、前車との車間距離、操舵角、路面状況などにより、通常のマニュアルモード時１回操作時の変速比以上の変速比を与える構成が開示されている。

発明協会公技番号２００４−５００５０１

上記非特許文献１の技術では、変速機が無いようなギヤトレーンの場合のマニュアルダウンシフトについて減速感を向上させる制御について考慮されていない。また、上記非特許文献１には、上記変速点制御によるダウンシフト時の制動力の向上については、何ら開示されていない。

従来一般のハイブリッドシステムでは、無段変速機らしさ（スムースさ）を出すために、マニュアルシフトが行われたときであっても、目標ペラトルクの変化勾配が緩い値に設定されている（緩変化処理）。そのため、駆動力の変化が遅く十分な減速感を得ることが困難である。また、従来一般のハイブリッドシステムでは、ダウンシフト時には、イナーシャトルクの補正が行なわれていることから、運転者は、駆動力変化を感じ難い。上記非特許文献１では、これらの問題点に対する解決策が何ら開示されていない。

本発明の目的は、変速機を持たないタイプの車両において、例えば、運転者による意識的なシフト操作以外の走行環境による走行規制制御が行われるときに、十分な減速感を得ることを可能とする制駆動力制御装置を提供することである。

本発明の制駆動力制御装置は、動力源のトルク又は回転数を制御することにより出力トルクを変化させる制駆動力制御装置であって、走行環境に基づいて現在の出力トルクよりも小さい目標トルクを設定し、前記目標トルクとなるように出力トルクを減少させる出力トルク低減出段と、前記走行環境に基づいて前記出力トルクを減少させる制御の開始時に、前記走行環境以外の要因により出力トルクを減少させるときに比べて、トルク変化の勾配を大きく設定する過渡出力トルク低減手段とを備えている。

本発明の制駆動力制御装置において、前記過渡出力トルク低減手段は、前記走行環境に基づいて前記出力トルクを減少させる制御の開始時に、前記目標トルクよりも小さい過渡目標トルクを設定し、前記過渡目標トルクとなるように出力トルクを減少させた後に前記目標トルクとなるように出力トルクを制御する。

本発明の制駆動力制御装置において、前記出力トルクを出力するギアトレーンは、ハイブリッドシステムであり、エンジン及びモータジェネレータのトルク又は回転数を制御することにより前記出力トルクを変化させる。

本発明の制駆動力制御装置において、エンジン回転数の下限ガードが設けられ、前記走行環境に基づいて前記出力トルクを減少させる制御の開始時には、前記走行環境以外の要因により出力トルクを減少させるときに比べて、前記エンジン回転数の下限ガードが大きな値に設定される。

本発明によれば、変速機を持たないタイプの車両において、例えば、運転者による意識的なシフト操作以外の走行環境による走行規制制御が行われるときに、十分な減速感を得ることが可能となる。

以下、本発明の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１から図１４を参照して、本発明の制駆動力制御装置の第１実施形態について説明する。

本実施形態は、アクセル開度と車速（ペラシャフト回転数）から決まるドライバー要求ペラシャフトトルク（ドライズシャフトトルク）または駆動力を実現するように、エンジン回転数、エンジントルク、ＭＧ１回転数、ＭＧ１トルク、ＭＧ２トルク等を決定するハイブリッドシステム制御装置（駆動力ディマンドでのパワートレーン制御装置）において、例えば登降坂制御、コーナー制御、車間距離制御等の、運転者による意識的なシフト操作以外の走行環境に応じて変速点（制駆動力）を変更する制御（変速点制御）により、ドライバー要求ペラシャフトトルク、エンジン回転数下限ガードを変更する場合、以下の制御を行なう。

アクセル全閉時のドライバー要求ペラシャフトトルクを通常時（変速点制御が行われない場合）よりも制動力が出る側に変更する制御の開始時に、上記変更後のドライバー要求ペラシャフトトルクよりも更に負側に大きいペラシャフトを設定し、通常時よりも大きなドライバー要求ペラシャフトトルクの変化勾配と、通常時よりも高いエンジン回転数を短時間設定する。

ハイブリッドシステムでは、ダウンシフト時にはイナーシャ補正を行なっている（後述する図１のステップＳ００８で行なっている）ため、駆動力変化が感じ難い。また、ドライバー要求ペラシャフトトルクの変化勾配が緩いため、駆動力の変化が遅いという問題があった。これに対して、本実施形態では、ドライバー要求ペラシャフトトルクの変更直後に減速感が得られる。

本実施形態では、より具体的には、以下の動作（１）〜（３）が行なわれる。

（１）ドライバー要求ペラシャフトトルクから決まる目標エンジン回転数と、車速（ペラシャフト回転数）からドライバー要求目標変速段（目標変速比）を決定する。または、アクセル開度、車速（ペラシャフト回転数）、ドライバー要求ペラシャフトトルクから目標変速段を決定する。または、ドライバー要求エンジン回転数とペラシャフト回転数から変速比を算出し、目標変速段を決定する。その目標変速段（目標変速比）に、例えば登降坂制御、コーナー制御、車間距離制御等の、運転者による意識的なシフト操作以外の走行環境による走行規制制御（変速点制御）の変速段規制（変速比規制）を反映させる。

（２）目標変速段（目標変速比）毎にペラシャフトトルク（ドライブシャフトトルク）または駆動力とエンジン回転数下限ガードを設定し、走行環境による走行規制制御の変速段規制（変速比規制）が反映される場合には、目標ペラシャフトトルク、目標エンジン回転数を変更し、目標エンジントルク、目標ＭＧ１回転数、目標ＭＧ１トルク、目標ＭＧ２トルクを算出する。

（３）変速段毎に、ドライバー要求ペラシャフトトルクＴｐ＊が変更されても、減速感が十分に得られないことがある。従来より、ハイブリッドシステムでは、トルクが変更される場合には、トルクの緩変化処理が行なわれ、トルクの急な変化が抑制されてしまうためである。そこで、本実施形態では、ドライバー要求ペラシャフトトルクＴｐ＊が変更された場合に、運転者が減速感を十分に得られるように、従来の緩変化処理に比べて、トルク変化の勾配を大きくするようにしている。この場合、更に、トルクが変化する初期の段階では、上記変更されたドライバー要求ペラシャフトトルクＴｐ＊に比べて、負トルクの絶対量を大きくすることにより、運転者は、更に減速感を感じることができる。

図９は、本発明の一実施形態としての制駆動力制御装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。本実施形態に係るハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、制駆動力制御装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。

動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。

モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度
Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された第１実施形態のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し（後述する図１のステップＳ００２）、この要求トルクに対応する要求動力（ステップＳ００３）がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。

エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、トルク変換運転モード、充放電運転モード、モータ運転モードなどがある。

トルク変換運転モードは、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する運転モードである。

充放電運転モードは、要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する運転モードである。

モータ運転モードは、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御する運転モードである。

本実施形態では、シフトレバー８１がＤ（ドライブ）レンジやＲ（リバース）レンジに操作されたときにはエンジン２２の効率やバッテリ５０の状態に基づいて上述したトルク変換運転モード，充放電運転モード，モータ運転モードのうちのいずれかのモードでエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を運転し、シフトレバー８１がＢ（ブレーキ）レンジに操作されたときにはエンジンブレーキによる制動が行なわれるようにモータ運転モードによる運転が禁止されモータ運転モード以外のトルク変換運転モード，充放電運転モードのいずれかでエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を運転する。

即ち、ＤレンジやＲレンジでは、エンジン２２の運転停止が行なわれるが、Ｂレンジでは、エンジン２２の運転停止は行なわれない。なお、シフトレバー８１がＤレンジに操作されているときのエンジン２２の運転停止は、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な動力との和として車両全体に要求される動力が、エンジン２２を効率よく運転できる範囲を定める所定動力未満のときに行なわれる。

次に、図１及び図１４を参照して、本実施形態の動作について説明する。

［ステップＳ００１］
まず、ステップＳ００１にて、アクセル開度ＰＡＰと、車速（ペラシャフト回転数）の読み込みが行なわれる。

［ステップＳ００２］
次に、ステップＳ００２にて、ドライバーが要求するペラシャフトトルク（ドライブシャフトトルク）、即ち、ドライバー要求ペラシャフトトルク（ドライブシャフトトルク）が算出される。例えば、図２に示すようなマップが参照されて、上記ステップＳ００１にて読み込まれたアクセル開度ＰＡＰと、車速（ペラシャフト回転数）に基づいて、ドライバー要求ペラシャフトトルク（駆動力（目標ペラトルク））５０３（図１４）が算出される。

［ステップＳ００３］
次に、ステップＳ００３にて、ドライバーが要求するパワー（ドライバー要求パワー）と、ドライバーが要求するエンジン回転数（ドライバー要求エンジン回転数）が算出される。

ドライバー要求パワーは、上記ステップＳ００２にて算出されたドライバー要求ペラシャフトトルクと、上記ステップＳ００１にて読み込まれたペラシャフト回転数に基づいて、算出される。ここで、ドライバー要求パワー＝ドライバー要求ペラシャフトトルク×ペラシャフト回転数である。

ドライバー要求エンジン回転数は、例えば、図３に示すようなマップが参照されて、燃費最適線３０１に基づいて算出される。ドライバー要求パワーがＰ１である場合、ドライバー要求エンジン回転数は、ＮＥ１となる。

［ステップＳ００４］
次に、ステップＳ００４にて、ドライバーが要求する目標変速段（ドライバー要求目標変速段）が算出される。例えば、図４に示すようなマップが参照されて、上記ステップＳ００１にて読み込まれたアクセル開度ＰＡＰ及び車速（ペラシャフト回転数）と、上記ステップＳ００２にて算出されたドライバー要求ペラシャフトトルクに基づいて、ドライバー要求目標変速段が決定される。

ステップＳ００４において、ドライバー要求目標変速段の算出方法は、上記図４を用いる方法に限定されない。例えば、上記ステップＳ００３にて算出されたドライバー要求エンジン回転数と、上記ステップＳ００１にて読み込まれたペラシャフト回転数に基づいて、変速比を算出し、図８のマップが参照されて、変速比に基づいて、ドライバー要求目標変速段が決定されることができる。

また、ステップＳ００４では、上記図４又は図８を用いた方法の他に、図５のマップを用いる方法でもよい。図５では、各変速段の下限エンジン回転数が示されている。図５のマップが参照されて、上記ステップＳ００３にて算出されたドライバー要求エンジン回転数と、上記ステップＳ００１にて読み込まれた車速（ペラシャフト回転数）に基づいて、ドライバー要求目標変速段が決定されることができる。図５において、符号４０１はドライバー要求目標変速段が１速の領域、４０２は同２速の領域、４０３は同３速の領域、４０４は同４速の領域、４０５は同５速の領域、４０６は同６速の領域をそれぞれ示している。

［ステップＳ００５］
次に、ステップＳ００５では、登降坂制御、コーナー制御、車間距離制御等の変速点制御の規制変速段が読み込まれる。例えば、登降坂制御が行われる場合、図１１に示すようなマップが参照されて、規制変速段が決定される。図１１は、道路勾配θに応じた目標変速段が記述されており、規制変速段は目標変速段よりも１段高速段側の変速段である。同様に、例えば、コーナー制御が行われる場合、図１２に示すようなマップが参照されて、規制変速段が決定される。車間距離制御が行われる場合、図１３に示すようなマップが参照されて、規制変速段が決定される。図１２及び図１３のそれぞれは、目標変速段を示しており、規制変速段は、目標変速段よりも１段高速段側の変速段である。図１４の例では、Ｔ１の時点で６速が規制変速段（６速禁止判定）とされ、Ｔ３の時点で５速が規制変速段（５速禁止判定）とされる。

［ステップＳ００６］
次に、ステップＳ００６では、ドライバー要求目標変速段が上記ステップＳ００５にて求められた変速点制御の規制変速段以上であるか否かが判定される。その判定の結果、肯定的に判定された場合には、ステップＳ００７に進み、そうでない場合にはステップＳ００８に進む。図１４では、Ｔ１の時点で、ドライバー要求目標変速段５０２が６速であり、規制変速段が６速であるため、ステップＳ００６は肯定的に判定される。同様に、Ｔ３の時点で、ドライバー要求目標変速段５０２が５速であり、規制変速段が５速であるため、ステップＳ００６は肯定的に判定される。

［ステップＳ００７］
ステップＳ００７では、ドライバー要求目標変速段に変速点制御の規制変速段を反映させて、変速段の規制が実施される。このステップＳ００７では、ドライバー要求ペラシャフトトルク（ドライブシャフトトルク）Ｔｐ＊と、ドライバー要求エンジン回転数Ｎｅ＊が変更される。

図６に示すように、ドライバー要求ペラシャフトトルク（ドライブシャフトトルク）Ｔｐ＊が変更される。即ち、図６のマップが参照されて、例えば、上記ステップＳ００５にて求められた変速点制御の規制変速段が５速で、車速（ペラシャフト回転数）がＳ１１であるとき、ドライバー要求ペラシャフトトルクＴｐ＊はＴ２１に変更される。図１４の例では、Ｔ１の時点で、ドライバー要求ペラシャフトトルクＴｐ＊（５０３）が符号６００に示す値（図６の符号Ｔ２１に対応する値）に変更される。同様に、Ｔ３の時点で、ドライバー要求ペラシャフトトルクＴｐ＊（５０３）が符号７００に示す値に変更される。

従来より、トルクが変更する場合には、トルク変動を緩やかにする緩変化処理が行なわれるため、従来は、例えば、Ｔ１時点以降では、符号６１１に示すような緩やかな勾配でドライバー要求ペラシャフトトルク５０３が符号６００で示す値に変化するように制御されていた。同様に、Ｔ３時点以降では、符号７１１に示すような緩やかな勾配でドライバー要求ペラシャフトトルク５０３が符号７００で示す値に変化するように制御されていた。

また、図５に示すように、ドライバー要求エンジン回転数Ｎｅ＊が変更される。例えば、車速（ペラシャフト回転数）がＳ１１であるとき、下限エンジン回転数ＮｅＬ＊はＮＥ１２に変更される。図１４では、Ｔ１の時点で、下限エンジン回転数ＮｅＬ＊（５０４）が符号６０１に示す値（図５の符号ＮＥ１２に対応する値）に変更される。同様に、Ｔ３の時点で、下限エンジン回転数ＮｅＬ＊（５０４）が符号７０１に示す値に変更される。

［ステップＳ００８］
ステップＳ００８では、上記ステップＳ００７で行なった変速段の規制制御がダウンシフト（ドライバー要求ペラシャフトトルク５０３の負側への拡大）であったか否かが判定される。その判定の結果、ダウンシフトであった場合にはステップＳ００９に進み、そうでない場合にはステップＳ０１１に進む。図１４では、Ｔ１の時点及びＴ３の時点共に、変速段の規制制御がダウンシフトであると判定される。

［ステップＳ００９］
ステップＳ００９では、上記ステップＳ００７でダウンシフト（ドライバー要求ペラシャフトトルク５０３の負側への拡大）が行なわれてから予め設定された所定時間が経過したか否かが判定される。その判定の結果、ステップＳ００９で肯定的に判定された場合には、ステップＳ０１１に進み、そうでない場合にはステップＳ０１０に進む。

図１４では、Ｔ１時点及びＴ３時点のそれぞれから、所定時間Ｔ２０が経過したか否かが判定される。その判定の結果、それぞれ、Ｔ２時点及びＴ４時点になるまでは、ステップＳ００９は否定的に判定される。

［ステップＳ０１０］
ステップＳ０１０では、制動力の上昇（ドライバー要求ペラシャフトトルク５０３の負側への拡大）制御、エンジン回転数（下限エンジン回転数５０４）の上昇制御、及びドライバー要求ペラシャフトトルク５０３の変化の勾配の急勾配側への変更が行なわれる。

図１４では、Ｔ１の時点から、ドライバー要求ペラシャフトトルク５０３が符号６００に示す値から符号６２１に示す値に負側に拡大されることにより、制動力を上昇させる制御が行われる。同様に、Ｔ３の時点から、ドライバー要求ペラシャフトトルク５０３が符号７００に示す値から符号７２１に示す値に負側に拡大されることにより、制動力を上昇させる制御が行われる。これにより、より大きな減速感を得ることができる。

また、Ｔ１の時点から、下限エンジン回転数５０４が符号６０１で示す値から符号６３１で示す値に変更されることにより、エンジン回転数を上昇させる制御が行われる。同様に、Ｔ３の時点から、下限エンジン回転数５０４が符号７０１で示す値から符号７３１で示す値に変更されることにより、エンジン回転数を上昇させる制御が行われる。

エンジン回転数を上昇させることにより、ＭＧの回生量を増やすことなく、減速感を出すことができる。即ち、図７に示すように、エンジン回転数を上昇させることにより、符号４２３の点から、エンジントルクを変えることなく、符号４２５の点に移動して、パワーを小さくする（減速パワーを大きくする）ことが可能となる。

バッテリの充電状態によっては、ＭＧを回生できない場合があるため、ＭＧの回生のみによって減速感を出す構成では不都合が生じる場合がある。これに対して、本実施形態では、エンジン回数を上昇させることにより、ＭＧを回生させること無く、必要な減速感を出すことができる。

さらに、Ｔ１の時点から、ドライバー要求ペラシャフトトルク５０３は、従来のトルク変動時の勾配６１１に比べて急な勾配６１５で変化するように制御される。同様に、Ｔ３の時点から、ドライバー要求ペラシャフトトルク５０３は、従来のトルク変動時の勾配７１１に比べて急な勾配７１５で変化するように制御される。これにより、十分な減速感を得ることができる。

上記のように、図６が参照されて、変速段毎に、ドライバー要求ペラシャフトトルクＴｐ＊が変更されても、減速感が十分に得られないことがある。従来より、ハイブリッドシステムでは、トルクが変更される場合（例えば、図１４のドライバー要求ペラシャフトトルク５０３がＴ１の時点で符号６００の値に変動される場合）には、トルクの緩変化処理（符号６１１のような緩やかな勾配でトルクを変更させる処理）が行なわれ、トルクの急な変化が抑制されてしまうためである。そこで、本実施形態では、ドライバー要求ペラシャフトトルクＴｐ＊が変更された場合に、運転者が減速感を十分に得られるように、従来の緩変化処理に比べて、トルク変化の勾配を大きくするようにしている（符号６１５参照）。この場合、更に、トルクが変化する初期の段階では、上記変更されたドライバー要求ペラシャフトトルクＴｐ＊（符号６００参照）に比べて、負トルクの絶対量を大きくする（符号６２１参照）ことにより、運転者は、更に減速感を感じることができる。

符号６１５に示すように、Ｔ１時点で変速点制御によるダウンシフトが行われる場合には、従来の緩変化処理６１１よりも十分な減速感を得ることができるように、あたかも有段変速機がダウンシフトされたときのトルクの変化と同等のトルクの変化の推移を生じさせることができる。即ち、比較的急な勾配で一定の割合で、変速段毎に変更されたドライバー要求ペラシャフトトルク６００よりも負側に拡大された最大目標減速度６２１まで負トルクを上昇させた後、減速度をほぼ同レベルに保ち、その後、比較的緩やかな勾配で漸次一定の割合で、上記変速段毎に変更されたトルク６００に収束していく。

ここで、最大目標減速度を、上記変速段毎に変更されたドライバー要求ペラシャフトトルク６００よりも負側に拡大させたとしても、負トルクが上昇していく割合が緩変化処理６１１と同じでは、十分な減速感を得られない。一方、仮に、負トルクが上昇していく割合が緩変化処理６１１よりも大きい場合には、最大目標減速度が上記変速段毎に変更されたドライバー要求ペラシャフトトルク６００と同じであったとしても、より減速感を感じることができる。

［ステップＳ０１１］
ステップＳ０１１では、エンジントルクＴｅ＊、ＭＧ１回転数Ｎｍ１＊、目標ＭＧ１トルクＴｍ１＊、目標ＭＧ２トルクＴｍ２＊が算出される。以下に、その算出方法について詳細に説明する。

上記ステップＳ００７にて、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標ペラシャフトトルクＴｐ＊とを設定し、Ｎｅ＊≦ＮｅＬ＊の場合、Ｎｅ＊＝ＮｅＬ＊とすると、Ｔｐ＊×Ｎｐ＝Ｔｅ＊×Ｎｅ＊となるため、Ｔｅ＊＝Ｔｐ＊×Ｎｐ／Ｎｅ＊となる（Ｎｐはペラシャフト回転数）。そして、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝換算係数ｋ・車速Ｖ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とに基づいて次式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する。

動力分配統合機構３０の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図を図１０に示す。図中、左のＳ軸はサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はリングギヤ３２（リングギヤ軸３２ａ）の回転数Ｎｒを示す。サンギヤ３１の回転数はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１でありキャリア３４の回転数はエンジン２２の回転数Ｎｅであるから、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊はリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（＝ｋ・Ｖ）とエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとに基づいて式（１）により計算することができる。

したがって、モータＭＧ１が目標回転数Ｎｍ１＊で回転するようトルク指令Ｔｍ１＊を設定してモータＭＧ１を駆動制御することにより、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させることができる。ここで、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ＫＰ」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ＫＩ」は積分項のゲインである。

なお、図１０におけるＲ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊の運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊がリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。

Nm1*＝(Ne*・(1＋ρ)−k・V)/ρ （１）
Tm1*＝前回Tm1*＋KP（Nm1*−Nm1)＋KI∫(Nm1*−Nm1)dt （２）

モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いて要求トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに作用させるためにモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを図１０の共線図のトルクの釣り合い関係から定まる次式（３）により計算すると共に、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊と現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とに基づいて次式（４）および次式（５）によりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの下限，上限としてのトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを計算し、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐと計算したトルク制限Ｔｍ２ｍａｘとのうち小さい方を変数Ｔに設定し、この変数Ｔとトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎとのうち大きい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定する。これにより、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊をバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。

Tm2tmp＝(Tr*＋Tm1*/ρ)/Gr （３）
Tm2min＝(Win−Tm1*・Nm1)/Nm2 （４）
Tm2max＝(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 （５）

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して、駆動制御ルーチンを終了する。

目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

上記のように、本実施形態によれば、アクセル開度ＰＡＰと車速（ペラシャフト回転数）から決まるドライバー要求ペラシャフトトルク（ドライブシャフトトルク）または駆動力を実現するようにエンジン回転数、エンジントルク、ＭＧ１回転数、ＭＧ１トルク、ＭＧ２トルク等を決定する駆動力制御システム（ＨＶシステム）において、ドライバー要求ペラシャフトトルク（図２、ステップＳ００２）から決まる目標エンジン回転数（ステップＳ００３）と、ペラシャフト回転数からドライバー要求目標変速段（目標変速比、ステップＳ００４）を決定する。

また、アクセル開度、車速（ペラシャフト回転数）、ドライバー要求ペラシャフトトルクからドライバー要求目標変速段を決定する（図４参照）。または、ドライバー要求エンジン回転数と、ペラシャフト回転数から変速比を算出し、その変速比からドライバー要求目標変速段を決定する（図８参照）。その目標変速段に登降坂制御、コーナー制御、車間距離制御等の変速点制御を反映する（ステップＳ００７）。

さらに、目標変速段（目標変速比）毎にペラシャフトトルク（ドライブシャフトトルク）または駆動力とエンジン回転数下限ガードを設置し（図５、図６）、その目標変速段（目標変速比）に登降坂制御等の変速点制御の変速段規制（変速比規制）を反映し、目標ペラシャフトトルク、目標エンジン回転数を変更し（ステップＳ００７）、目標エンジントルク、目標ＭＧ１回転数、目標ＭＧ１トルク、目標ＭＧ２トルクを算出する（ステップＳ００８）。

本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。

（１）従来一般の自動変速機を適用対象として開発された変速点制御を、ハイブリッドシステム制御装置（駆動力ディマンドでのパワートレーン制御装置）に容易に展開可能となり、ドライバビリティを向上させることができる。

（２）変速点制御が行われた後の再加速時にアクセルが踏まれたときに、エンジン回転数が高い状態からの加速となるため、加速応答性が向上する。以下に、図７を参照して、この（２）の効果について説明する。

最初、自動変速機がＤレンジである場合に、変速点制御の目標変速段が４速であると算出されたとする（図１のステップＳ００４）。その後、ステップＳ００７にて、ドライバー要求ペラシャフトトルクが目標変速段（４速）に変更される。この場合、下限エンジン回転数（エンジン回転数ガード）４２０が無い場合には、Ｄレンジの点４２１から、４速の点４２２に変わる。４速の点４２２からの再加速時は、低いエンジン回転数からの加速となるため、加速応答性が悪い。点４２２のエンジン回転数は、点４２１のエンジン回転数と同様の約１０００ｒｐｍであるため、再加速時の加速応答性が悪い。

これに対して、本実施形態では、下限エンジン回転数（エンジン回転数ガード）４２０があるため（ステップＳ００７）、最初の点４２１は、変速制御によって、点４２２と等パワーライン４３０上で下限エンジン回転数４２０でガードされた点４２３に変わる。再加速時にアクセルが踏まれたときは、上記点４２２よりもエンジン回転数の高い点４２３からの加速となるため、加速応答性が向上する。

（３）変速点制御が行われる場合には、変速点制御が行われない場合に制動力が増加する場合に比べて、出力トルクの変化勾配が急になるように設定され、また、過渡的な目標トルク（図１４の符号６２１）が負側に大きく設定され、さらに、エンジン回転数の下限ガードが大きな値に設定される（ステップＳ０１０）。これにより、十分な減速感を得ることができ、また、例えばＭＧの充電量等との関係で、回生が行なわれない場合であっても、エンジントルクが同じ状態のままで負側のパワーを大きくし、十分な減速感を得ることができる。

本発明の制駆動力制御装置の第１実施形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の制駆動力制御装置の第１実施形態において、ドライバー要求ペラシャフトトルクを算出するためのマップである。 本発明の制駆動力制御装置の第１実施形態において、ドライバー要求エンジン回転数を算出するためのマップである。 本発明の制駆動力制御装置の第１実施形態において、ドライバーの要求変速段を算出するためのマップである。 本発明の制駆動力制御装置の第１実施形態において、ドライバー要求変速段を算出するための他のマップである。 本発明の制駆動力制御装置の第１実施形態において、変速段規制時の目標ペラトルクの例を示す図である。 本発明の制駆動力制御装置の第１実施形態の効果を説明するための図である。 本発明の制駆動力制御装置の第１実施形態において、ドライバー要求変速段を算出するための他のマップである。 本発明の制駆動力制御装置の第１実施形態の概略構成を示すブロック図である。 本発明の制駆動力制御装置の第１実施形態において、動力分配統合機構の共線図である。 本発明の制駆動力制御装置の第１実施形態において、道路勾配と目標変速段の関係を示すマップである。 本発明の制駆動力制御装置の第１実施形態において、コーナーの曲がり度合いに応じた目標変速段を示すマップである。 本発明の制駆動力制御装置の第１実施形態において、前方車両との相対的位置関係に応じた変速段を示すマップである。 本発明の制駆動力制御装置の第１実施形態の動作を示すタイムチャートである。

符号の説明

２０ ハイブリッド車両
２２ エンジン
２４ エンジンＥＣＵ
２６ クランクシャフト
２８ ダンパ
３０ 動力分配機構
３１ サンギヤ
３２ リングギヤ
３２ａ リングギヤ軸
３３ ピニオンギヤ
３４ キャリア
３５ 減速ギヤ
４０ モータＥＣＵ
４１ インバータ
４２ インバータ
４３ 回転位置検出センサ
４４ 回転位置検出センサ
５０ バッテリ
５１ 温度センサ
５２ バッテリＥＣＵ
５４ 電力ライン
６０ ギヤ機構
６２ デファレンシャルギヤ
６３ａ 駆動輪
６３ｂ 駆動輪
７０ ハイブリッド用電子制御ユニット
７２ ＣＰＵ
７４ ＲＯＭ
７６ ＲＡＭ
８０ イグニッションスイッチ
８１ シフトレバー
８２ シフトポジションセンサ
８３ アクセルペダル
８４ アクセルペダルポジションセンサ
８５ ブレーキペダル
８８ 車速センサ
４０１ １速の領域
４０２ ２速の領域
４０３ ３速の領域
４０４ ４速の領域
４０５ ５速の領域
４０６ ６速の領域
４２０ 下限エンジン回転数（エンジン回転数ガード）
４２１ Ｄレンジの点
４２２ ４速の点
４２３ ガードされた点
Ａｃｃ アクセル開度
ＢＰ ブレーキペダルポジション
ＭＧ１ モータジェネレータ
ＭＧ２ モータジェネレータ
ＰＡＰ アクセル開度
ＳＰ シフトポジション
Ｖ 車速

Claims (7)

1. 動力源のトルク又は回転数を制御することにより出力トルクを変化させる制駆動力制御装置であって、
   アクセルが全閉である場合に走行環境に基づいて現在の出力トルクよりも小さい目標トルクを設定し、前記目標トルクとなるように出力トルクを減少させる出力トルク低減出段と、
   前記走行環境に基づいて前記出力トルクを減少させる制御の開始時に、前記走行環境以外の要因により出力トルクを減少させるときに比べて、トルク変化の勾配を大きく設定する過渡出力トルク低減手段とを備えた
   ことを特徴とする制駆動力制御装置。
2. 請求項１記載の制駆動力制御装置において、
   前記過渡出力トルク低減手段は、前記走行環境に基づいて前記出力トルクを減少させる制御の開始時に、前記目標トルクよりも小さい過渡目標トルクを設定し、前記過渡目標トルクとなるように出力トルクを減少させた後に前記目標トルクとなるように出力トルクを制御する
   ことを特徴とする制駆動力制御装置。
3. 請求項１または２に記載の制駆動力制御装置において、
   前記出力トルクを出力するギアトレーンは、ハイブリッドシステムであり、エンジン及びモータジェネレータのトルク又は回転数を制御することにより前記出力トルクを変化させる
   ことを特徴とする制駆動力制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の制駆動力制御装置において、
   エンジン回転数の下限ガードが設けられ、前記走行環境に基づいて前記出力トルクを減少させる制御の開始時には、前記走行環境以外の要因により出力トルクを減少させるときに比べて、前記エンジン回転数の下限ガードが大きな値に設定される
   ことを特徴とする制駆動力制御装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の制駆動力制御装置において、
   運転者による意識的なシフト操作以外の前記走行環境に基づいて制駆動力を変更する制御を行う
   ことを特徴とする制駆動力制御装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の制駆動力制御装置において、
   更に、前記走行環境以外の要因に基づいてドライバー要求トルクの変化の勾配を小さく設定する出力トルク緩変化手段を備え、
   前記過渡出力トルク低減手段により設定されるトルク変化の勾配が前記出力トルク緩変化手段により設定されるトルク変化の勾配よりも大きく設定される
   ことを特徴とする制駆動力制御装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の制駆動力制御装置において、
   前記走行環境以外の要因は、イナーシャトルク補正である
   ことを特徴とする制駆動力制御装置。

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