特許 5876442 ハイブリッド車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5876442

(24)【登録日】2016年1月29日

(45)【発行日】2016年3月2日

(54)【発明の名称】ハイブリッド車両

(51)【国際特許分類】

   B60W 10/08 20060101AFI20160218BHJP

   B60W 20/00 20160101ALI20160218BHJP

   B60K 6/445 20071001ALI20160218BHJP

   B60K 6/547 20071001ALI20160218BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20160218BHJP

   B60W 10/10 20120101ALI20160218BHJP

   B60L 11/14 20060101ALI20160218BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20160218BHJP

   F02D 29/06 20060101ALI20160218BHJP

【ＦＩ】

   B60K6/20 320

   B60K6/445ZHV

   B60K6/547

   B60K6/20 310

   B60K6/20 350

   B60L11/14

   F02D45/00 362B

   F02D45/00 364A

   F02D29/06 D

   F02D45/00 312A

   F02D45/00 312M

   F02D45/00 312Z

   F02D45/00 322

【請求項の数】11

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2013-104904(P2013-104904)

(22)【出願日】2013年5月17日

(65)【公開番号】特開2014-223888(P2014-223888A)

(43)【公開日】2014年12月4日

【審査請求日】2014年7月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000100768

【氏名又は名称】アイシン・エィ・ダブリュ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 雅哉

(72)【発明者】

【氏名】加藤 春哉

(72)【発明者】

【氏名】木村 秋広

(72)【発明者】

【氏名】古田 秀樹

【審査官】 佐々木 淳

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２４０６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−００６４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８６３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２３１５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｗ ２０／００

Ｂ６０Ｋ ６／４４５

Ｂ６０Ｋ ６／５４７

Ｂ６０Ｌ １１／１４

Ｆ０２Ｄ ２９／０６

Ｆ０２Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１から第３の回転要素によって構成される差動装置と、
前記第１の回転要素に連結される第１の電動機と、
前記第２の回転要素に連結される内燃機関と、
前記第３の回転要素と駆動軸との間の動力伝達経路に連結される第２の電動機と、
前記動力伝達経路に設けられ、前記差動装置と前記駆動軸との間の動力伝達状態を変更可能に構成された係合装置と、
前記係合装置の係合状態が変化するとき、前記第１および第２の電動機を制御することによって、前記内燃機関ならびに前記第１および第２の電動機のうちの２つの回転の角加速度を示す第１および第２の角加速度を目標に制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第１および第２の角加速度に対して所定の制約条件を付与することによって前記第１および第２の角加速度の目標を算出し、
前記第１の角加速度は、前記内燃機関の回転の角加速度であり、
前記第２の角加速度は、前記第２の電動機の回転の角加速度であり、
前記第１および第２の電動機のトルクには、上下限が設定され、
前記制約条件は、前記トルクの上下限を、前記第１および第２の角加速度を変数とする角加速度平面に座標変換することによって設定される、ハイブリッド車両。

【請求項2】

第１から第３の回転要素によって構成される差動装置と、
前記第１の回転要素に連結される第１の電動機と、
前記第２の回転要素に連結される内燃機関と、
前記第３の回転要素と駆動軸との間の動力伝達経路に連結される第２の電動機と、
前記動力伝達経路に設けられ、前記差動装置と前記駆動軸との間の動力伝達状態を変更可能に構成された係合装置と、
前記係合装置の係合状態が変化するとき、前記第１および第２の電動機を制御することによって、前記内燃機関ならびに前記第１および第２の電動機のうちの２つの回転の角加速度を示す第１および第２の角加速度を目標に制御する制御装置と、
前記第１および第２の電動機と電力を授受する蓄電装置とを備え、
前記制御装置は、前記第１および第２の角加速度に対して所定の制約条件を付与することによって前記第１および第２の角加速度の目標を算出し、
前記第１の角加速度は、前記内燃機関の回転の角加速度であり、
前記第２の角加速度は、前記第２の電動機の回転の角加速度であり、
前記制約条件は、前記蓄電装置の放電電力の上限を示す放電可能電力および前記蓄電装置の充電電力の上限を示す充電可能電力を、前記第１および第２の角加速度を変数とする角加速度平面に座標変換することによって設定される、ハイブリッド車両。

【請求項3】

第１から第３の回転要素によって構成される差動装置と、
前記第１の回転要素に連結される第１の電動機と、
前記第２の回転要素に連結される内燃機関と、
前記第３の回転要素と駆動軸との間の動力伝達経路に連結される第２の電動機と、
前記動力伝達経路に設けられ、前記差動装置と前記駆動軸との間の動力伝達状態を変更可能に構成された係合装置と、
前記係合装置の係合状態が変化するとき、前記第１および第２の電動機を制御することによって、前記内燃機関ならびに前記第１および第２の電動機のうちの２つの回転の角加速度を示す第１および第２の角加速度を目標に制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第１および第２の角加速度に対して所定の制約条件を付与することによって前記第１および第２の角加速度の目標を算出し、
前記第１の角加速度は、前記内燃機関の回転の角加速度であり、
前記第２の角加速度は、前記第２の電動機の回転の角加速度であり、
前記制約条件は、前記内燃機関の回転数が所定の上下限を超えないように前記第１の角加速度に対して設定される、ハイブリッド車両。

【請求項4】

第１から第３の回転要素によって構成される差動装置と、
前記第１の回転要素に連結される第１の電動機と、
前記第２の回転要素に連結される内燃機関と、
前記第３の回転要素と駆動軸との間の動力伝達経路に連結される第２の電動機と、
前記動力伝達経路に設けられ、前記差動装置と前記駆動軸との間の動力伝達状態を変更可能に構成された係合装置と、
前記係合装置の係合状態が変化するとき、前記第１および第２の電動機を制御することによって、前記内燃機関ならびに前記第１および第２の電動機のうちの２つの回転の角加速度を示す第１および第２の角加速度を目標に制御する制御装置と、
前記第１および第２の電動機と電力を授受する蓄電装置とを備え、
前記制御装置は、前記第１および第２の角加速度に対して所定の制約条件を付与することによって前記第１および第２の角加速度の目標を算出し、
前記第１の角加速度は、前記内燃機関の回転の角加速度であり、
前記第２の角加速度は、前記第２の電動機の回転の角加速度であり、
前記第１および第２の電動機のトルクには、上下限が設定され、
前記係合装置は、変速機を含み、
前記制約条件は、
前記係合装置の係合状態が変化するときに前記内燃機関の回転数が所望の挙動を示すように前記第１の角加速度に対して設定される第１の条件と、
前記変速機の変速が進行するように前記第２の角加速度に対して設定される第２の条件と、
前記蓄電装置の放電電力の上限を示す放電可能電力および前記蓄電装置の充電電力の上限を示す充電可能電力を、前記第１および第２の角加速度を変数とする角加速度平面に座標変換することによって設定される条件と、前記内燃機関の回転数が所定の上下限を超えないように前記第１の角加速度に対して設定される条件との少なくとも一方を含む第３の条件と、
前記トルクの上下限を前記角加速度平面に座標変換することによって設定される第４の条件とを含み、
前記制御装置は、前記第１の条件、前記第２の条件、前記第３の条件および前記第４の条件の順に、前記第１および第２の角加速度の目標に対して前記制約条件を付与する、ハイブリッド車両。

【請求項5】

第１から第３の回転要素によって構成される差動装置と、
前記第１の回転要素に連結される第１の電動機と、
前記第２の回転要素に連結される内燃機関と、
前記第３の回転要素と駆動軸との間の動力伝達経路に連結される第２の電動機と、
前記動力伝達経路に設けられ、前記差動装置と前記駆動軸との間の動力伝達状態を変更可能に構成された係合装置と、
前記係合装置の係合状態が変化するとき、前記第１および第２の電動機を制御することによって、前記内燃機関ならびに前記第１および第２の電動機のうちの２つの回転の角加速度を示す第１および第２の角加速度を目標に制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第１および第２の角加速度に対して所定の制約条件を付与することによって前記第１および第２の角加速度の目標を算出し、
前記第１の角加速度は、前記内燃機関の回転の角加速度であり、
前記第２の角加速度は、前記第２の電動機の回転の角加速度であり、
前記制御装置は、前記第１および第２の角加速度、前記第１および第２の電動機のトルクをそれぞれ示す第１および第２のトルク、前記内燃機関のトルク、ならびに前記係合装置のトルク容量の関係を示す前記差動装置のモデルを用いて、前記制約条件を付与された前記第１および第２の角加速度の目標に基づいて前記第１および第２のトルクを算出し、その算出された前記第１および第２のトルクを出力するように前記第１および第２の電動機をそれぞれ制御する、ハイブリッド車両。

【請求項6】

前記制御装置は、前記モデルを用いて、前記第１および第２の電動機の角加速度に基づいて前記トルク容量を推定し、その推定されたトルク容量を用いて前記第１および第２のトルクを算出する、請求項５に記載のハイブリッド車両。

【請求項7】

前記制御装置は、前記モデルを用いて、前記第１および第２の電動機の角加速度に基づいて前記内燃機関のトルクをさらに推定し、その推定された内燃機関のトルクをさらに用いて前記第１および第２のトルクを算出する、請求項６に記載のハイブリッド車両。

【請求項8】

前記制御装置は、前記第１および第２の電動機の回転数の測定値に低域通過フィルタ処理を施し、その低域通過フィルタ処理が施された測定値に基づいて前記第１および第２の電動機の角加速度を算出する、請求項６または７に記載のハイブリッド車両。

【請求項9】

前記制御装置は、前記低域通過フィルタ処理の時定数を前記ハイブリッド車両の運転状況に応じて可変とする、請求項８に記載のハイブリッド車両。

【請求項10】

前記制御装置は、前記第１および第２の角加速度が前記制約条件を満たしていないとき、前記第１および第２の角加速度が前記制約条件を満たすように前記第１および第２の角加速度の目標を補正する、請求項１から９のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。

【請求項11】

前記係合装置は、変速機を含み、
前記変速機は、前記第２の電動機と前記駆動軸との間の動力伝達経路に設けられる、請求項１から１０のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ハイブリッド車両に関し、特に、第１から第３の回転要素によって構成される差動装置と、差動装置に連結される第１および第２の電動機ならびに内燃機関と、差動装置と駆動軸との間の動力伝達状態を変更可能に構成された係合装置とを備えるハイブリッド車両に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１３−２３１５６号公報（特許文献１）は、差動装置と、差動装置から駆動輪までの動力伝達経路に設けられる自動変速機とを備えるハイブリッド車両を開示する。差動装置は、第１電動機に連結される第１回転要素と、入力回転部材であってエンジンに連結される第２回転要素と、出力回転部材である第３回転要素とによって構成される。そして、第３回転要素から駆動輪までの動力伝達経路に第２電動機が連結される（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−２３１５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような差動装置と変速機とを備えるハイブリッド車両では、エンジン回転数だけでなく、第１および第２電動機の回転数も所望の目標に制御する必要がある（なお、第２回転要素に連結されるエンジンの回転数と、第３回転要素に連結される第２電動機の回転数とが決まると、第１回転要素に連結される第１電動機の回転数は一意に決まる。）。また、エンジン回転数および第２電動機の回転数を制御するためのアクチュエータとしては、エンジントルク、変速機のトルク容量、第１電動機のトルク、および第２電動機のトルクがある。このように、上記のようなハイブリッド車両は、多数のアクチュエータを有する多自由度システムであり、その制御は複雑になり得る。

【0005】

特に、変速機（係合装置）の係合状態が変化する変速中は、ショックの低減や、エンジンおよび電動機の過回転防止、蓄電装置の充放電制限、電動機のトルク上下限等の各種制約条件を考慮する必要がある。上記の特許文献１では、変速機（係合装置）の係合状態が変化する変速中に、上記のような各種制約条件の中でどのように制御目標を与えるべきかについて、特に検討されていない。

【0006】

それゆえに、この発明の目的は、差動装置と係合装置とを備えるハイブリッド車両において、係合装置の係合状態が変化する際に、各種制約条件を考慮した適切な制御目標を与えることである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明によれば、ハイブリッド車両は、差動装置と、第１および第２の電動機と、内燃機関と、係合装置と、制御装置とを備える。差動装置は、第１から第３の回転要素によって構成される。第１の電動機は、第１の回転要素に連結される。内燃機関は、第２の回転要素に連結される。第２の電動機は、第３の回転要素と駆動軸との間の動力伝達経路に連結される。係合装置は、動力伝達経路に設けられ、差動装置と駆動軸との間の動力伝達状態を変更可能に構成される。制御装置は、係合装置の係合状態が変化するとき、第１および第２の電動機を制御することによって、内燃機関ならびに第１および第２の電動機のうちの２つの回転の角加速度を示す第１および第２の角加速度を目標に制御する。制御装置は、第１および第２の角加速度に対して所定の制約条件を付与することによって第１および第２の角加速度の目標を算出する。

【0008】

好ましくは、制御装置は、第１および第２の角加速度が制約条件を満たしていないとき、第１および第２の角加速度が制約条件を満たすように第１および第２の角加速度の目標を補正する。

【0009】

好ましくは、第１の角加速度は、内燃機関の回転の角加速度であり、第２の角加速度は、第２の電動機の回転の角加速度である。

【0010】

好ましくは、第１および第２の電動機のトルクには、上下限が設定される。制約条件は、上記トルクの上下限を、第１および第２の角加速度を変数とする角加速度平面に座標変換することによって設定される。

【0011】

好ましくは、ハイブリッド車両は、蓄電装置をさらに備える。蓄電装置は、第１および第２の電動機と電力を授受する。制約条件は、蓄電装置の放電電力の上限を示す放電可能電力および蓄電装置の充電電力の上限を示す充電可能電力を、第１および第２の角加速度を変数とする角加速度平面に座標変換することによって設定される。

【0012】

好ましくは、制約条件は、内燃機関の回転数が所定の上下限を超えないように第１の角加速度に対して設定される。

【0013】

好ましくは、係合装置は、変速機を含む。制約条件は、変速機の変速が進行するように第２の角加速度に対して設定される。

【0014】

好ましくは、制約条件は、係合装置の係合状態が変化するときに内燃機関の回転数が所望の挙動を示すように第１の角加速度に対して設定される。

【0015】

好ましくは、ハイブリッド車両は、蓄電装置をさらに備える。蓄電装置は、第１および第２の電動機と電力を授受する。第１および第２の電動機のトルクには、上下限が設定される。係合装置は、変速機を含む。制約条件は、第１から第４の条件を含む。第１の条件は、係合装置の係合状態が変化するときに内燃機関の回転数が所望の挙動を示すように第１の角加速度に対して設定される。第２の条件は、変速機の変速が進行するように第２の角加速度に対して設定される。第３の条件は、蓄電装置の放電電力の上限を示す放電可能電力および蓄電装置の充電電力の上限を示す充電可能電力を、第１および第２の角加速度を変数とする角加速度平面に座標変換することによって設定される条件と、内燃機関の回転数が所定の上下限を超えないように第１の角加速度に対して設定される条件との少なくとも一方を含む。第４の条件は、第１および第２の電動機のトルクの上下限を角加速度平面に座標変換することによって設定される。制御装置は、第１の条件、第２の条件、第３の条件および第４の条件の順に、第１および第２の角加速度の目標に対して制約条件を付与する。

【0016】

好ましくは、制御装置は、第１および第２の角加速度、第１および第２の電動機のトルクをそれぞれ示す第１および第２のトルク、内燃機関のトルク、ならびに係合装置のトルク容量の関係を示す差動装置のモデルを用いて、制約条件を付与された第１および第２の角加速度の目標に基づいて第１および第２のトルクを算出し、その算出された第１および第２のトルクを出力するように第１および第２の電動機をそれぞれ制御する。

【0017】

さらに好ましくは、制御装置は、差動装置のモデルを用いて、第１および第２の電動機の角加速度に基づいて係合装置のトルク容量を推定し、その推定されたトルク容量を用いて第１および第２のトルクを算出する。

【0018】

さらに好ましくは、制御装置は、差動装置のモデルを用いて、第１および第２の電動機の角加速度に基づいて内燃機関のトルクをさらに推定し、その推定された内燃機関のトルクをさらに用いて第１および第２のトルクを算出する。

【0019】

好ましくは、制御装置は、第１および第２の電動機の回転数の測定値に低域通過フィルタ処理を施し、その低域通過フィルタ処理が施された測定値に基づいて第１および第２の電動機の角加速度を算出する。

【0020】

さらに好ましくは、制御装置は、低域通過フィルタ処理の時定数をハイブリッド車両の運転状況に応じて可変とする。

【0021】

好ましくは、係合装置は、変速機を含む。変速機は、第２の電動機と駆動軸との間の動力伝達経路に設けられる。

【発明の効果】

【0022】

この発明においては、係合装置の係合状態が変化するとき、第１および第２の電動機を制御することによって、内燃機関ならびに第１および第２の電動機のうちの２つの回転の角加速度を示す第１および第２の角加速度が目標に制御される。すなわち、角加速度と電動機のトルクとの関係は運動方程式で示されるので、第１および第２の電動機を制御（トルク制御）することによって第１および第２の角加速度を目標に制御することができる。そこで、この発明においては、第１および第２の角加速度に対して所定の制約条件を付与することによって、第１および第２の角加速度の目標が算出される。したがって、この発明によれば、差動装置と係合装置とを備えるハイブリッド車両において、係合装置の係合状態が変化する際に、各種制約条件を考慮した適切な制御目標を与えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】この発明の実施の形態１によるハイブリッド車両の全体構成図である。

【図2】図１に示す制御装置に対して入出力される主な信号を示したものである。

【図3】図１に示す差動部および変速部の構成を示した図である。

【図4】図３に示す変速部の係合作動表を示した図である。

【図5】差動部および変速部によって構成される変速機構の共線図である。

【図6】変速線図を示した図である。

【図7】変速部のある変速時におけるモータジェネレータの回転数および角加速度の一例を示した図である。

【図8】変速部のある変速時におけるエンジンおよびモータジェネレータの角加速度の目標と制約条件の一例とを角加速度平面上に示した図である。

【図9】蓄電装置の保護要件を説明するための図である。

【図10】制御装置の構成を機能的に示す機能ブロック図である。

【図11】制御装置により実行される角加速度の目標算出処理を説明するためのフローチャートである。

【図12】実施の形態２における制御装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図13】実施の形態３における制御装置により実行されるエンジントルクおよびトルク容量のトルク推定に関する部分のブロック図である。

【図14】ハイブリッド車両の他の構成を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

【0025】

［実施の形態１］
（ハイブリッド車両の全体構成）
図１は、この発明の実施の形態１によるハイブリッド車両１０の全体構成図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１０は、エンジン１２と、差動部２０と、変速部３０と、差動歯車装置４２と、駆動輪４４とを備える。また、ハイブリッド車両１０は、インバータ５２と、蓄電装置５４と、制御装置６０とをさらに備える。

【0026】

エンジン１２は、内燃機関であり、たとえばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等によって構成される。エンジン１２は、燃料の燃焼による熱エネルギーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギーに変換し、その変換された運動エネルギーを差動部２０へ出力する。たとえば、運動子がピストンであり、その運動が往復運動であれば、所謂クランク機構を介して往復運動が回転運動に変換され、ピストンの運動エネルギーが差動部２０に伝達される。

【0027】

差動部２０は、エンジン１２に連結される。差動部２０は、後述のように、インバータ５２によって駆動されるモータジェネレータと、エンジン１２の出力を変速部３０への伝達部材とモータジェネレータとに分割する動力分割装置とを含む。差動部２０の構成については、後ほど説明する。

【0028】

変速部３０は、差動部２０に連結され、差動部２０に接続される上記伝達部材（変速部３０の入力軸）の回転速度と差動歯車装置４２に接続される駆動軸（変速部３０の出力軸）の回転速度との比（変速比）を変更可能に構成される。なお、この実施の形態１では、変速部３０は、変速比を段階的に変更可能な有段式の変速機によって構成されるものとするが、無段式の変速機によって構成してもよい。差動歯車装置４２は、変速部３０の出力軸に連結され、変速部３０から出力される動力を駆動輪４４へ伝達する。変速部３０の構成についても、差動部２０とともに後ほど説明する。

【0029】

インバータ５２は、蓄電装置５４に電気的に接続され、制御装置６０からの制御信号に基づいて、差動部２０に含まれるモータジェネレータを駆動する。インバータ５２は、たとえば、三相分の電力用半導体スイッチング素子を含むブリッジ回路によって構成される。なお、特に図示しないが、インバータ５２と蓄電装置５４との間に電圧コンバータを設けてもよい。

【0030】

蓄電装置５４は、再充電可能な直流電源であり、代表的には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池によって構成される。蓄電装置５４は、走行用の電力を蓄え、その蓄えられた電力をインバータ５２へ供給する。また、蓄電装置５４は、差動部２０のモータジェネレータによって発電される電力をインバータ５２から受けることによっても充電される。なお、二次電池に代えて電気二重層キャパシタなどの蓄電要素によって蓄電装置５４を構成してもよい。

【0031】

制御装置６０は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）６２と、ＭＧ−ＥＣＵ６４と、電池ＥＣＵ６６と、ＥＣＴ−ＥＣＵ６８と、ＨＶ−ＥＣＵ７０とを含む。これらの各ＥＣＵは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、後述の各種制御を実行する。なお、各ＥＣＵにより実行される制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。なお、この実施の形態１では、制御装置６０は、上記の各ＥＣＵによって構成されるものとするが、制御装置６０を１つのＥＣＵによって構成してもよい。

【0032】

エンジンＥＣＵ６２は、ＨＶ−ＥＣＵ７０から受けるエンジントルク指令等に基づいて、エンジン１２を駆動するためのスロットル信号や点火信号、燃料噴射信号等を生成し、その生成した各信号をエンジン１２へ出力する。ＭＧ−ＥＣＵ６４は、ＨＶ−ＥＣＵ７０からの指令に基づいて、インバータ５２を制御するための制御信号を生成し、その生成した制御信号をインバータ５２へ出力する。

【0033】

電池ＥＣＵ６６は、図示されない電圧センサおよび電流センサによって検出される蓄電装置５４の電圧および電流に基づいて、蓄電装置５４の充電状態（「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称され、たとえば満充電状態を１００％として０〜１００％で表わされる。）を推定し、その推定結果をＨＶ−ＥＣＵ７０へ出力する。ＥＣＴ−ＥＣＵ６８は、ＨＶ−ＥＣＵ７０から受けるトルク容量指令等に基づいて、変速部３０を制御するための油圧指令を生成し、その生成した油圧指令を変速部３０へ出力する。

【0034】

ＨＶ−ＥＣＵ７０は、各種センサの検出信号を受け、ハイブリッド車両１０の各機器を制御するための各種指令を生成する。ＨＶ−ＥＣＵ７０により実行される主要な制御の一つとして、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、アクセルペダルの操作量や車両速度等に基づいて、エンジン１２、差動部２０および変速部３０を所望の状態に制御して走行する走行制御を実行する。また、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、変速部３０の変速中、エンジン１２および差動部２０の挙動を所望の目標に制御する変速制御を実行する。

【0035】

この実施の形態１では、変速中のエンジン１２および差動部２０の挙動の目標は、エンジン１２の回転の角加速度、および差動部２０に含まれるモータジェネレータの回転の角加速度によって与えられる。そして、この角加速度に対して種々の所定の制約条件が付与され、制約条件によって補正された角加速度を実現するように変速中のエンジン１２および差動部２０が制御される。この制御については、後ほど詳しく説明する。

【0036】

図２は、図１に示した制御装置６０に対して入出力される主な信号を示したものである。図２を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、ハイブリッド車両１０の速度を検出する車速センサからの信号、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からの信号、エンジン１２の回転数を検出するエンジン回転数センサからの信号を受ける。また、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、差動部２０に含まれるモータジェネレータＭＧ１（後述）の回転数を検出するＭＧ１回転数センサからの信号、差動部２０に含まれるモータジェネレータＭＧ２（後述）の回転数を検出するＭＧ２回転数センサからの信号、差動部２０の出力軸（変速部３０の入力軸に相当する。）の回転数を検出する出力軸回転数センサからの信号をさらに受ける。

【0037】

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、エンジン１２のクランク角を検出するエンジンクランク角センサからの信号、エンジン１２の冷却水の温度を検出するエンジン水温センサからの信号、エンジン１２に吸気された空気の温度を検出する吸気温センサからの信号をさらに受ける。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、差動部２０および変速部３０の潤滑油の温度を検出する潤滑油温度センサからの信号、ハイブリッド車両１０の周囲の外気温度を検出する外気温センサからの信号、シフトレバーによって指示されるシフトポジションを検出するシフトポジションセンサからの信号をさらに受ける。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、蓄電装置５４のＳＯＣを示す信号、蓄電装置５４の充電電力の上限を示す充電可能電力Ｗｉｎを示す信号、蓄電装置５４の放電電力の上限を示す放電可能電力Ｗｏｕｔを示す信号等を電池ＥＣＵ６６から受ける。

【0038】

そして、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、上記の信号に基づいて、たとえばエンジン１２の出力トルクの目標を示すエンジントルク指令Ｔｅｒを生成してエンジンＥＣＵ６２へ出力する。エンジントルク指令Ｔｅｒを受けたエンジンＥＣＵ６２は、エンジン１２を駆動するためのスロットル信号や点火信号、燃料噴射信号等を生成してエンジン１２へ出力する。

【0039】

また、ＨＶ−ＥＣＵ７０は、差動部２０のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのトルク指令Ｔｇｒ，Ｔｍｒを生成してＭＧ−ＥＣＵ６４へ出力し、変速部３０を制御するためのトルク容量指令Ｔｃｒを生成してＥＣＴ−ＥＣＵ６８へ出力する。

【0040】

トルク指令Ｔｇｒ，Ｔｍｒを受けたＭＧ−ＥＣＵ６４は、トルク指令Ｔｇｒ，Ｔｍｒに相当するトルクをモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が発生するようにインバータ５２を制御するための信号ＰＷＩを生成し、その生成された信号ＰＷＩをインバータ５２へ出力する。また、トルク容量指令Ｔｃｒを受けたＥＣＴ−ＥＣＵ６８は、トルク容量指令Ｔｃｒに相当するトルク容量を変速部３０が有するように油圧指令を生成し、その生成された油圧指令を変速部３０へ出力する。

【0041】

（差動部および変速部の構成）
図３は、図１に示した差動部２０および変速部３０の構成を示した図である。なお、この実施の形態１では、差動部２０および変速部３０は、その軸心に対して対称的に構成されているので、図３では、差動部２０および変速部３０の下側を省略して図示されている。

【0042】

図３を参照して、差動部２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割装置２４とを含む。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各々は、交流電動機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機によって構成される。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、インバータ５２によって駆動される。

【0043】

動力分割装置２４は、シングルピニオン型のプラネタリギヤによって構成され、サンギヤＳ０と、ピニオンギヤＰ０と、キャリアＣＡ０と、リングギヤＲ０とを含む。キャリアＣＡ０は、入力軸２２すなわちエンジン１２の出力軸に連結され、ピニオンギヤＰ０を自転および公転可能に支持する。サンギヤＳ０は、モータジェネレータＭＧ１の回転軸に連結される。リングギヤＲ０は、伝達部材２６に連結され、ピニオンギヤＰ０を介してサンギヤＳ０と噛み合うように構成される。伝達部材２６には、モータジェネレータＭＧ２の回転軸が連結される。すなわち、リングギヤＲ０は、モータジェネレータＭＧ２の回転軸とも連結される。

【0044】

動力分割装置２４は、サンギヤＳ０、キャリアＣＡ０およびリングギヤＲ０が相対的に回転することによって差動装置として機能する。サンギヤＳ０、キャリアＣＡ０およびリングギヤＲ０の各回転数は、後述（図５）するように共線図において直線で結ばれる関係になる。動力分割装置２４の差動機能により、エンジン１２から出力される動力がサンギヤＳ０とリングギヤＲ０とに分配される。そして、サンギヤＳ０に分配された動力によってモータジェネレータＭＧ１が発電機として作動し、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力は、モータジェネレータＭＧ２に供給されたり、蓄電装置５４（図１）に蓄えられたりする。動力分割装置２４により分割された動力を用いてモータジェネレータＭＧ１が発電したり、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を駆動したりすることによって、差動部２０は無段変速機として機能する。

【0045】

変速部３０は、シングルピニオン型のプラネタリギヤ３２，３４と、クラッチＣ１〜Ｃ３と、ブレーキＢ１，Ｂ２と、ワンウェイクラッチＦ１とを含む。プラネタリギヤ３２は、サンギヤＳ１と、ピニオンギヤＰ１と、キャリアＣＡ１と、リングギヤＲ１とを含む。プラネタリギヤ３４は、サンギヤＳ２と、ピニオンギヤＰ２と、キャリアＣＡ２と、リングギヤＲ２とを含む。

【0046】

クラッチＣ１〜Ｃ３およびブレーキＢ１，Ｂ２の各々は、油圧により作動する摩擦係合装置であり、重ねられた複数枚の摩擦板が油圧により押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻付けられたバンドの一端が油圧によって引き締められるバンドブレーキ等によって構成される。ワンウェイクラッチＦ１は、互いに連結されるキャリアＣＡ１およびリングギヤＲ２を一方向に回転可能とし、かつ、他方向に回転不能に支持する。

【0047】

この変速部３０においては、クラッチＣ１〜Ｃ３およびブレーキＢ１，Ｂ２、ならびにワンウェイクラッチＦ１の各係合装置が、図４に示される係合作動表に従って係合されることにより、１速ギヤ段〜４速ギヤ段および後進ギヤ段が択一的に形成される。なお、図４において、「○」は係合状態であることを示し、「（○）」はエンジンブレーキ時に係合されることを示し、「△」は駆動時にのみ係合されることを示し、空欄は解放状態であることを示す。また、クラッチＣ１〜Ｃ３およびブレーキＢ１，Ｂ２の各係合装置をすべて解放状態にすることにより、ニュートラル状態（動力伝達が遮断された状態）を形成することができる。

【0048】

再び図３を参照して、差動部２０と変速部３０とは、伝達部材２６によって連結される。そして、プラネタリギヤ３４のキャリアＣＡ２に連結される出力軸３６が差動歯車装置４２（図１）に連結される。

【0049】

図５は、差動部２０および変速部３０によって構成される変速機構の共線図である。図５とともに図３を参照して、差動部２０に対応する共線図の縦線Ｙ１は、動力分割装置２４のサンギヤＳ０の回転数を示し、すなわちモータジェネレータＭＧ１の回転数を示す。縦線Ｙ２は、動力分割装置２４のキャリアＣＡ０の回転数を示し、すなわちエンジン１２の回転数を示す。縦線Ｙ３は、動力分割装置２４のリングギヤＲ０の回転数を示し、すなわちモータジェネレータＭＧ２の回転数を示す。なお、縦線Ｙ１〜Ｙ３の間隔は、動力分割装置２４のギヤ比に応じて定められている。

【0050】

また、変速部３０に対応する共線図の縦線Ｙ４は、プラネタリギヤ３４のサンギヤＳ２の回転数を示し、縦線Ｙ５は、互いに連結されたプラネタリギヤ３４のキャリアＣＡ２およびプラネタリギヤ３２のリングギヤＲ１の回転数を示す。また、縦線Ｙ６は、互いに連結されたプラネタリギヤ３４のリングギヤＲ２およびプラネタリギヤ３２のキャリアＣＡ１の回転数を示し、縦線Ｙ７は、プラネタリギヤ３２のサンギヤＳ１の回転数を示す。そして、縦線Ｙ４〜Ｙ７の間隔は、プラネタリギヤ３２，３４のギヤ比に応じて定められている。

【0051】

クラッチＣ１が係合すると、差動部２０のリングギヤＲ０にプラネタリギヤ３４のサンギヤＳ２が連結され、サンギヤＳ２がリングギヤＲ０と同じ速度で回転する。クラッチＣ２が係合すると、リングギヤＲ０にプラネタリギヤ３２のキャリアＣＡ１およびプラネタリギヤ３４のリングギヤＲ２が連結され、キャリアＣＡ１およびリングギヤＲ２がリングギヤＲ０と同じ速度で回転する。クラッチＣ３が係合すると、リングギヤＲ０にプラネタリギヤ３２のサンギヤＳ１が連結され、サンギヤＳ１がリングギヤＲ０と同じ速度で回転する。ブレーキＢ１が係合するとサンギヤＳ１の回転が停止し、ブレーキＢ２が係合するとキャリアＣＡ１およびリングギヤＲ２の回転が停止する。

【0052】

たとえば、図４の係合作動表に示したように、クラッチＣ１およびブレーキＢ１を係合し、その他のクラッチおよびブレーキを解放すると、変速部３０の共線図は「２ｎｄ」で示される直線のようになる。プラネタリギヤ３４のキャリアＣＡ２の回転数を示す縦線Ｙ５が、変速部３０の出力回転数（出力軸３６の回転数）を示す。このように、変速部３０において、クラッチＣ１〜Ｃ３およびブレーキＢ１，Ｂ２を図４の係合作動表に従って係合または解放させることにより、１速ギヤ段〜４速ギヤ段、後進ギヤ段、およびニュートラル状態を形成することができる。

【0053】

一方、差動部２０においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を適宜回転制御することにより、キャリアＣＡ０に連結されるエンジン１２の所定の回転数に対して、リングギヤＲ０の回転数すなわち伝達部材２６の回転数を連続的に変更可能な無段変速が実現される。このような無段変速機能を有する差動部２０に、伝達部材２６と出力軸３６との間の変速比を変更可能な変速部３０を連結することによって、差動部２０による無段変速機能を有しつつ、差動部２０の変速比を小さくすることができ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の損失を小さくすることができる。

【0054】

なお、図５では、一例として、モータジェネレータＭＧ１の回転数（サンギヤＳ０の回転数）が零の状態が示されている。このような状態は、モータジェネレータＭＧ１に電力が流れず、エンジン１２の動力が電気的に変換されることなく伝達される「メカニカルポイント」と称される。「メカニカルポイント」は、エンジン１２の動力を用いてモータジェネレータＭＧ１が発電した電力がモータジェネレータＭＧ２に供給されて駆動力を発生する「動力分流」や、モータジェネレータＭＧ２が発電した電力がモータジェネレータＭＧ１に流れる「動力循環」が発生せず、動力伝達効率が高い。そして、このハイブリッド車両１０では、変速部３０の変速段に応じて、差動部２０において複数の「メカニカルポイント」を形成することができ、様々な走行状況においても高い動力伝達効率を実現することができる。

【0055】

なお、上記の差動部２０および変速部３０による変速は、たとえば図６に示される変速線図に基づいて制御される。図６を参照して、横軸は車速を示し、縦軸は、アクセル開度および車速等から算出される、ハイブリッド車両１０の出力トルクを示す。なお、変速を決定するパラメータは、これらに限られるものではない。

【0056】

実線がアップシフト線であり、点線がダウンシフト線である。また、一点鎖線で囲まれる領域は、エンジン１２を停止してモータジェネレータＭＧ２の駆動力のみを用いて走行するＥＶ走行の領域を示す。ＥＶ走行中は、蓄電装置５４のＳＯＣ低下による充電要求や触媒（図示せず）の暖機要求等がない限り、エンジン１２は停止される。一方、一点鎖線で囲まれた領域の外側では、エンジン１２が作動することによって、エンジン１２から出力される駆動力のみを用いて、またはエンジン１２から出力される駆動力にモータジェネレータＭＧ２の駆動力を加えて走行するＨＶ走行が行なわれる。なお、ＥＶ走行中においても変速は行なわれる。

【0057】

（変速制御の説明）
図７は、変速部３０のある変速時におけるモータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍおよび角加速度ｄＮｍ／ｄｔの一例を示した図である。図７を参照して、時刻ｔ１において変速が開始し、時刻ｔ４において変速が終了する。変速中のモータジェネレータＭＧ２の挙動は、その回転の角加速度ｄＮｍ／ｄｔによって規定される。この図７で示される変速例では、変速開始直後の時刻ｔ１〜ｔ２および変速終了直前の時刻ｔ３〜ｔ４において時刻ｔ２〜ｔ３に対して角加速度ｄＮｍ／ｄｔが小さい値に設定されることにより、変速ショックの抑制が図られている。

【0058】

この実施の形態１では、エンジン１２の回転の角加速度ｄＮｅ／ｄｔ、およびモータジェネレータＭＧ２の回転の角加速度ｄＮｍ／ｄｔを目標に制御することによって、変速部３０の変速中におけるエンジン１２および差動部２０の挙動が制御される。なお、モータジェネレータＭＧ１については、エンジン１２およびモータジェネレータＭＧ２の回転数が決まると、モータジェネレータＭＧ１の回転数は、図５に示した共線図に従い一意に決まる。

【0059】

そして、変速に対しては、種々の制約条件が付与されるところ、この実施の形態１では、角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの目標に対して制約条件が付与される。具体的には、変速中のドライバビリティ、変速の進行、部品保護（蓄電装置５４の過放電／過充電防止や、エンジン１２の過回転／ストール防止）、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク上下限等の観点から、角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの目標に対して制約条件が付与される。以下、この点について説明する。

【0060】

図８は、変速部３０のある変速時におけるエンジン１２およびモータジェネレータＭＧ２の角加速度の目標と制約条件の一例とを角加速度平面上に示した図である。図８を参照して、横軸は、エンジン１２の回転の角加速度ｄＮｅ／ｄｔを示し、縦軸は、モータジェネレータＭＧ２の回転の角加速度ｄＮｍ／ｄｔを示す。

【0061】

点Ｐ０は、この変速時における角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの目標の初期設定値を示す（以下「目標Ｐ０」とも称する。）。なお、この目標Ｐ０は、変速種毎（ギヤ段の変更だけでなくアップシフト／ダウンシフトの変更も異なる変速種である。）に予め設定される。なお、ここでは、目標Ｐ０は変速中のドライバビリティを考慮して設定されるものとするが（すなわち、目標Ｐ０には所望のドライバビリティを実現するためのドライバビリティ要件が既に付与されている。）、ドライバビリティ要件として目標Ｐ０に対する制約条件をこの角加速度平面上で別途設けてもよい。一例として、アクセル開度が小さいときの変速時は、エンジン１２の回転数Ｎｅを極力変化させないように角加速度ｄＮｅ／ｄｔを小さくしたり、アクセルペダルが踏み込まれたときのダウンシフト時は、加速感を演出するために角加速度ｄＮｅ／ｄｔを大きくしたりしてもよい。

【0062】

線Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２，Ｄは、角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔに付与される制約条件の一例を示す。線Ａ１，Ａ２は、制約条件の１つである変速進行要件を示す。すなわち、変速過程において変速の逆戻りや停滞等なく変速が進行するように、角加速度ｄＮｍ／ｄｔに対して上下限が設定される。なお、変速の終盤には、変速部３０の係合を優先して、角加速度ｄＮｍ／ｄｔが小さくなるように線Ａ１，Ａ２を変化させてもよい。

【0063】

線Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２は、制約条件の１つである部品保護要件を示す。線Ｂ１，Ｂ２は、蓄電装置５４の保護要件であり、具体的には、線Ｂ１は蓄電装置５４の放電電力に上限をかけるためのものであり、線Ｂ２は蓄電装置５４の充電電力に上限をかけるためのものである。

【0064】

図９は、蓄電装置５４の保護要件を説明するための図である。図９を参照して、横軸は、モータジェネレータＭＧ１のトルクＴｇを示し、縦軸は、モータジェネレータＭＧ２のトルクＴｍを示す。蓄電装置５４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２へ電力を供給し、また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２により発電される電力を受ける。そして、線ｂ１は、蓄電装置５４の放電電力の上限を示す放電可能電力Ｗｏｕｔを示し、線ｂ２は、蓄電装置５４の充電電力の上限を示す充電可能電力Ｗｉｎを示す。

【0065】

このモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク平面上で示される放電可能電力Ｗｏｕｔ（線ｂ１）および充電可能電力Ｗｉｎを（線ｂ２）を、図８に示した角加速度平面に座標変換することによって、図８に示される線Ｂ１，Ｂ２が得られる。線Ｂ１が放電可能電力Ｗｏｕｔに対応し、線Ｂ２が充電可能電力Ｗｉｎに対応する。

【0066】

再び図８を参照して、線Ｃ１，Ｃ２は、エンジン１２の保護要件である。具体的には、線Ｃ１は、エンジン１２が過回転とならないように、エンジン１２の角加速度ｄＮｅ／ｄｔに上限を設けるものであり、線Ｃ２は、エンジン１２が停止しないように、エンジン１２の角加速度ｄＮｅ／ｄｔに下限を設けるものである。

【0067】

線Ｄは、制約条件の１つである、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク上下限要件を示す。再び図９を参照して、線ｄは、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク上下限を示す。このモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク平面上で示されるトルク上下限（線ｄ）を、図８に示した角加速度平面に座標変換することによって、図８に示される線Ｄが得られる。

【0068】

再び図８を参照して、目標Ｐ０は、部品保護要件の１つである、線Ｂ１，Ｂ２で示される蓄電装置５４の保護要件を満たしていないので、目標Ｐ０は、蓄電装置５４の保護要件を満たすように目標ＰＦに補正される。なお、図８では、角加速度ｄＮｍ／ｄｔの目標は変化させずに角加速度ｄＮｅ／ｄｔの目標を変化させることによって目標Ｐ０を目標ＰＦに補正しているが、角加速度ｄＮｅ／ｄｔの目標は変化させずに角加速度ｄＮｍ／ｄｔの目標を変化させたり、角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの双方を変化させたりして目標Ｐ０を目標ＰＦに補正してもよい。

【0069】

また、この実施の形態１では、上記のように複数の制約条件が存在するところ、各制約条件には優先順位が付与される。一例として、この実施の形態１では、絶対的な制約条件であるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク上下限要件が最も優先順位が高く、以降、重要と考えられる順に、部品保護要件、変速進行要件、ドライバビリティ要件の順に優先順位が与えられる。すなわち、角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔに制約条件を付与する演算の順序としては、ドライバビリティ要件、変速進行要件、部品保護要件、およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク上下限要件の順に実行される。なお、上記のように、ドライバビリティ要件は、目標Ｐ０に含まれていてもよい。また、部品保護要件に含まれる、蓄電装置５４の保護要件およびエンジン１２の保護要件については、いずれか一方が適宜優先される。

【0070】

図１０は、制御装置６０の構成を機能的に示す機能ブロック図である。図１０を参照して、制御装置６０は、角加速度目標設定部１０２と、制約条件設定部１０４と、目標補正部１０６と、ＭＧトルク算出部１０８とを含む。また、制御装置６０は、トルク指令算出部１１０と、トルク推定部１１４と、フィードバック補正部１１６とをさらに含む。なお、システム１１２は、指令値が付与される制御対象であり、すなわち、エンジン１２、差動部２０および変速部３０である。

【0071】

角加速度目標設定部１０２は、これから実行される変速に応じた角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの目標Ｐ０（図８）を設定する。目標Ｐ０は、変速中のエンジン１２およびモータジェネレータＭＧ２の回転数が所望の挙動を示すように変速種毎に予め求められており、角加速度目標設定部１０２は、図６に示した変速線図に基づいて、実行される変速に応じた目標Ｐ０を設定する。

【0072】

制約条件設定部１０４は、これから実行される変速に応じて、変速中に角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔに対して付与される各種制約条件を設定する。一例として、制約条件設定部１０４は、上述の変速進行要件、部品保護要件（蓄電装置５４の過放電／過充電防止、およびエンジン１２の過回転／ストール防止）、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク上下限要件を実行される変速に応じて設定する。なお、ドライバビリティ要件については、角加速度の目標Ｐ０に含まれているものとしているが、この制約条件設定部１０４において、実行される変速に応じて設定されるようにしてもよい。

【0073】

目標補正部１０６は、制約条件設定部１０４により設定される制約条件を満たすように、角加速度目標設定部１０２により設定された目標Ｐ０を補正する。一例として、図８に示したように、角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの目標が制約条件を満たすように、目標補正部１０６は、目標Ｐ０を目標ＰＦに補正する。

【0074】

ＭＧトルク算出部１０８は、目標補正部１０６により補正された角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの目標を実現するモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｇｒ，Ｔｍｒを算出する。具体的には、ＭＧトルク算出部１０８は、以下の式（１）に示される差動部２０の運動方程式を用いて、目標補正部１０６により算出された角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔに基づいて、トルク指令Ｔｇｒ，ＴｍｒとしてトルクＴｇ，Ｔｍを算出する。

【0075】

【数1】

【0076】

ここで、ρは、差動部２０における動力分割装置２４（図３）のギヤ比を示す。また、Ｉｅはエンジン１２の慣性モーメントを示し、Ｉｇ，ＩｍはそれぞれモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の慣性モーメントを示す。

【0077】

なお、式（１）において、エンジン１２のトルクを示すエンジントルクＴｅ、および変速部３０のトルク容量Ｔｃは、この実施の形態１においては、後述のトルク指令算出部１１０により算出されるエンジントルク指令Ｔｅｒおよびトルク容量指令Ｔｃｒに基づいて算出される。一例として、エンジントルク指令Ｔｅｒおよびトルク容量指令Ｔｃｒに対してむだ時間や一次遅れ処理を施した値が式（１）中のエンジントルクＴｅおよびトルク容量Ｔｃにそれぞれ与えられる。

【0078】

そして、ＭＧトルク算出部１０８は、算出されたモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｇｒ，Ｔｍｒを、制御対象であるシステム１１２へ出力するとともに、後述のトルク推定部１１４へ出力する。

【0079】

トルク指令算出部１１０は、出力軸３６（図３）に対する要求駆動トルクおよびその他各種信号に基づいて、エンジントルク指令Ｔｅｒおよび変速部３０のトルク容量指令Ｔｃｒを算出する。なお、駆動要求トルクは、アクセル開度および車両速度に基づいて算出される。そして、エンジントルク指令Ｔｅｒおよびトルク容量指令Ｔｃｒは、後述のフィードバック補正部１１６により算出されるフィードバック補正量が加算されて、制御対象であるシステム１１２へ出力される。

【0080】

トルク推定部１１４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｇ，Ｔｍおよび回転数Ｎｇ，Ｎｍに基づいて、エンジントルクＴｅおよびトルク容量Ｔｃを推定する。具体的には、トルク推定部１１４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｇ，Ｎｍ（測定値）から角加速度ｄＮｇ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔを算出し、差動部２０の運動方程式から導出される以下の式（２）を用いて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｇ，Ｔｍおよび角加速度ｄＮｇ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔに基づいてエンジントルクＴｅおよびトルク容量Ｔｃを推定する。

【0081】

【数2】

【0082】

トルクＴｇには、トルク指令Ｔｇｒを用いてもよく、モータジェネレータＭＧ１の電流指令値から算出されるトルクを用いてもよい。同様に、トルクＴｍには、トルク指令Ｔｍｒを用いてもよく、モータジェネレータＭＧ２の電流指令値から算出されるトルクを用いてもよい。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｇ，Ｎｍは、図示されないレゾルバ等の回転数センサによって検出される。

【0083】

フィードバック補正部１１６は、トルク推定部１１４により推定されたエンジントルクＴｅおよびトルク容量Ｔｃの推定値を受け、比例積分制御等のフィードバック演算を行なう。そして、フィードバック補正部１１６により算出された補正量は、トルク指令算出部１１０により算出されたエンジントルク指令Ｔｅｒおよびトルク容量指令Ｔｃｒに加算されて、制御対象であるシステム１１２へ出力される。

【0084】

図１１は、制御装置６０により実行される角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの目標算出処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートについては、予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて実行されることにより実現される。あるいは、全部または一部のステップについて、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

【0085】

図１１を参照して、制御装置６０は、変速部３０の変速中であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。なお、変速中であれば、どの変速であるか（ギヤ段およびアップシフト／ダウンシフト）も特定される。変速中でないときは（ステップＳ１０においてＮＯ）、後述のステップＳ１１０へ処理が移行される。

【0086】

ステップＳ１０において変速中であると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置６０は、角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの目標（初期値）を設定する（ステップＳ２０）。なお、上述のように、角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの目標は、実行される変速に応じて設定される。

【0087】

次いで、制御装置６０は、ステップＳ２０において設定された角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔがドライバビリティ要件を満足しているか否かを判定する（ステップＳ３０）。ドライバビリティ要件が満足されていると判定されたときは（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、後述のステップＳ５０へ処理が移行される。

【0088】

ステップＳ３０においてドライバビリティ要件を満たしていないと判定されると（ステップＳ３０においてＮＯ）、制御装置６０は、ドライバビリティ要件が満たされるように角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの目標を補正する（ステップＳ４０）。なお、上述のように、ステップＳ２０において設定される目標に既にドライバビリティ要件が含まれている場合には、このステップＳ３０，Ｓ４０は省略される。

【0089】

次いで、制御装置６０は、角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔが変速進行要件を満足しているか否かを判定する（ステップＳ５０）。ステップＳ４０において角加速度が補正されている場合には、その補正後の角加速度に対して変速進行要件が判定される。変速進行要件が満足されていると判定されたときは（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、後述のステップＳ７０へ処理が移行される。ステップＳ５０において変速進行要件を満たしていないと判定されると（ステップＳ５０においてＮＯ）、制御装置６０は、変速進行要件が満たされるように角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの目標を補正する（ステップＳ６０）。

【0090】

続いて、制御装置６０は、角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔが部品保護要件を満足しているか否かを判定する（ステップＳ７０）。ステップＳ４０，Ｓ６０において角加速度が補正されている場合には、その補正後の角加速度に対して部品保護要件が判定される。部品保護要件が満足されていると判定されたときは（ステップＳ７０においてＹＥＳ）、後述のステップＳ９０へ処理が移行される。ステップＳ７０において部品保護要件を満たしていないと判定されると（ステップＳ７０においてＮＯ）、制御装置６０は、部品保護要件が満たされるように角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの目標を補正する（ステップＳ８０）。

【0091】

次いで、制御装置６０は、角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔがモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク上下限要件を満足しているか否かを判定する（ステップＳ９０）。ステップＳ４０，Ｓ６０，Ｓ８０において角加速度が補正されている場合には、その補正後の角加速度に対してＭＧトルク上下限要件が判定される。ＭＧトルク上下限要件が満足されていると判定されたときは（ステップＳ９０においてＹＥＳ）、後述のステップＳ１１０へ処理が移行される。ステップＳ９０においてＭＧトルク上下限要件を満たしていないと判定されると（ステップＳ９０においてＮＯ）、制御装置６０は、ＭＧトルク上下限要件が満たされるように角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの目標を補正する（ステップＳ１００）。

【0092】

そして、制御装置６０は、設定または補正された角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの目標に基づいて、上述の式（１）を用いてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｇｒ，Ｔｍｒを算出する（ステップＳ１１０）。

【0093】

以上のように、この実施の形態１においては、変速部３０の変速中、エンジン１２の角加速度ｄＮｅ／ｄｔおよびモータジェネレータＭＧ２の角加速度ｄＮｍ／ｄｔの目標が与えられ、その目標に対して変速中の制約条件が付与される。そして、制約条件に基づき補正された角加速度の目標を実現するモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｇ，Ｔｍが、運動方程式から導かれるモデル（式（１））に基づいて算出される。このように、この実施の形態１によれば、各種制約条件を考慮した適切な制御目標を付与して精度の高い変速を実行することができる。

【0094】

そして、この実施の形態１によれば、角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔに対して制約条件を与え、制約条件を考慮した角加速度の目標に基づいて、運動方程式から導かれるモデルを用いて変速制御を実行するので、多数の適合ポイントをマップ等で有することなく、各種制約条件を満足する変速制御を実現することができる。

【0095】

また、この実施の形態１によれば、制約条件として、ドライバビリティ要件、変速進行要件、部品保護要件（蓄電装置５４の過放電／過充電防止や、エンジン１２の過回転／ストール防止）、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク上下限要件を、角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔに対して所望の優先順位で付与することができる。

【0096】

［実施の形態２］
実施の形態１では、角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの目標に基づいてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｇｒ，Ｔｍｒを算出する際に、式（１）中のエンジントルクＴｅおよびトルク容量Ｔｃについては、それぞれエンジントルク指令Ｔｅｒおよびトルク容量指令Ｔｃｒを用いるものとした。この実施の形態２では、トルク指令Ｔｇｒ，Ｔｍｒを算出する際に、トルク推定部１１４により推定されるエンジントルクＴｅおよびトルク容量Ｔｃの推定値が用いられる。これにより、さらに精度の高い変速制御が実現される。

【0097】

この実施の形態２によるハイブリッド車両の全体構成、ならびに差動部２０および変速部３０の構成は、実施の形態１によるハイブリッド車両１０の構成と同じである。

【0098】

図１２は、実施の形態２における制御装置６０Ａの構成を示す機能ブロック図である。図１２を参照して、この制御装置６０Ａは、図１０に示した実施の形態１における制御装置６０の構成において、ＭＧトルク算出部１０８に代えてＭＧトルク算出部１０８Ａを含む。

【0099】

ＭＧトルク算出部１０８Ａは、目標補正部１０６により補正された角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの目標値、およびトルク推定部１１４により推定されたエンジントルクＴｅおよび変速部３０のトルク容量Ｔｃの推定値に基づいて、上記の式（１）を用いてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｇｒ，ＴｍｒとしてトルクＴｇ，Ｔｍを算出する。なお、エンジントルクＴｅおよびトルク容量Ｔｃの推定値については、上記の式（２）を用いて算出される。

【0100】

この実施の形態２によれば、角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの目標を実現するモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令ＴＧ，Ｔｍを算出する際に、トルク推定部１１４により推定されるエンジントルクＴｅおよびトルク容量Ｔｃが用いられるので、より精度の高い変速制御を実現することができる。

【0101】

［実施の形態３］
エンジントルクＴｅおよびトルク容量Ｔｃを推定するトルク推定部１１４では、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｇ，Ｎｍの測定値が用いられる。この実施の形態３では、トルク推定部１１４に用いられる上記回転数Ｎｇ，Ｎｍに対して低域通過フィルタ処理が施され、そのフィルタ処理された測定値を用いてエンジントルクＴｅおよびトルク容量Ｔｃが推定される。そして、その低域通過フィルタ処理の時定数が、種々の条件によって可変とされる。

【0102】

この実施の形態３によるハイブリッド車両の全体構成、ならびに差動部２０および変速部３０の構成も、実施の形態１によるハイブリッド車両１０の構成と同じである。

【0103】

図１３は、実施の形態３における制御装置により実行されるエンジントルクＴｅおよびトルク容量Ｔｃのトルク推定に関する部分のブロック図である。図１３を参照して、実施の形態３における制御装置は、実施の形態１または２における制御装置６０（または６０Ａ）の構成において、ローパスフィルタ１２０と、時定数調整部１２２とをさらに含む。

【0104】

ローパスフィルタ１２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｇ，Ｎｍ（測定値）に対して低域通過フィルタ処理を行なう。ローパスフィルタ１２０に用いられる時定数は、時定数調整部１２２によって調整される。

【0105】

時定数調整部１２２は、予め設定される諸条件に応じてローパスフィルタ１２０の時定数を調整する。具体的には、時定数調整部１２２は、たとえば、車両のスリップ発生中は、スリップが発生していないときに対してローパスフィルタ１２０の時定数を大きくする。スリップ発生時は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｇ，Ｎｍが急峻に変動するところ、この急峻な変動に応じてトルク推定値およびトルク指令を変化させると、スリップによるショックを悪化させる可能性があるからである。なお、スリップの発生有無は、駆動輪の回転変動等に基づいて判定される。

【0106】

また、時定数調整部１２２は、エンジン１２の運転モードがアイドリングやモータリング（燃料噴射および点火が行なわれることなくエンジン１２が回転させられている状態）のときも、ローパスフィルタ１２０の時定数を相対的に大きくしてもよい。上記運転モードのときは、エンジン１２のトルクは急激に変化しない傾向が高いので、制御の安定性を優先させるものである。

【0107】

また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｇ，Ｎｍの変化率が高いとき（スリップ検出時を除く）や、運転者が要求する駆動要求パワーが大きい場合には、時定数調整部１２２は、回転数Ｎｇ，Ｎｍの変化に追従できるように、ローパスフィルタ１２０の時定数を相対的に小さくしてもよい。

【0108】

そして、トルク推定部１１４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｇ，Ｔｍ、およびローパスフィルタ１２０を通過させた回転数Ｎｇ，Ｎｍに基づいて、エンジン１２のエンジントルクＴｅおよび変速部３０のトルク容量Ｔｃを推定する。

【0109】

なお、上記においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｇ，Ｎｍ（測定値）に対して低域通過フィルタ処理を行なうものとしたが、回転数Ｎｇ，Ｎｍから算出される角加速度ｄＮｇ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔに対して低域通過フィルタ処理を行なってもよい。

【0110】

なお、特に図示しないが、この実施の形態３における制御装置のその他の構成は、実施の形態１における制御装置６０、または実施の形態２における制御装置６０Ａと同じである。

【0111】

この実施の形態３によれば、エンジントルクＴｅおよびトルク容量Ｔｃについてより高精度な推定が可能となり、その結果、より精度の高い変速制御を実現することができる。

【0112】

なお、上記の各実施の形態においては、差動部２０と駆動軸（出力軸３６）との間の動力伝達経路に変速部３０が設けられるものとしたが、変速部３０に代えて、動力伝達経路の動力伝達を遮断可能なクラッチを係合装置として備えるハイブリッド車両にも、この発明は適用可能である。たとえば、図３に示される変速部３０に代えてクラッチが設けられる車両であってもよいし、図１４に示すように、動力分割装置２４と出力軸３６との間の動力伝達を遮断可能なクラッチ３８が設けられる車両であってもよい。そして、このようなクラッチの係合状態が変化する際の角加速度ｄＮｅ／ｄｔ，ｄＮｍ／ｄｔの目標が与えられ、その目標に対して制約条件が付与され、その制約条件に基づき補正された角加速度の目標を実現するモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｇ，Ｔｍが算出される。

【0113】

また、上記の各実施の形態においては、エンジン１２の角加速度ｄＮｅ／ｄｔ、およびモータジェネレータＭＧ２の角加速度ｄＮｍ／ｄｔを目標に制御するものとしたが、エンジン１２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のうちの２つの回転数が決まると、残りの要素の回転数は図５の共線図に従い一意に決まることから、この発明は、エンジン１２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のうち任意の２つの角加速度を目標に制御するものを含む。

【0114】

また、上記の各実施の形態においては、モータジェネレータＭＧ２は出力軸３６に接続されるものとしたが、モータジェネレータＭＧ２と出力軸３６との間に減速部を設けてもよい。また、変速部３０は、自動変速機（ＡＴ）、デュアルクラッチ変速機（ＤＣＴ）、手動変速機（ＭＴ）等の有段変速機であってもよいし、無段変速機（ＣＶＴ）であってもよい。また、エンジン１２とモータジェネレータＭＧ１との間に動力を遮断可能なクラッチが設けられてもよい。

【0115】

なお、上記において、差動部２０は、この発明における「差動装置」の一実施例に対応し、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、それぞれこの発明における「第１の電動機」および「第２の電動機」の一実施例に対応する。また、エンジン１２は、この発明における「内燃機関」の一実施例に対応し、変速部３０およびクラッチ３８は、この発明における「係合装置」の一実施例に対応する。

【0116】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0117】

１０ ハイブリッド車両、１２ エンジン、２０ 差動部、２２ 入力軸、２４ 動力分割装置、２６ 伝達部材、３０ 変速部、３２，３４ プラネタリギヤ、３６ 出力軸、３８ クラッチ、４２ 差動歯車装置、４４ 駆動輪、５２ インバータ、５４ 蓄電装置、６０，６０Ａ 制御装置、６２ エンジンＥＣＵ、６４ ＭＧ−ＥＣＵ、６６ 電池ＥＣＵ、６８ ＥＣＴ−ＥＣＵ、７０ ＨＶ−ＥＣＵ、１０２ 角加速度目標設定部、１０４ 制約条件設定部、１０６ 目標補正部、１０８，１０８Ａ ＭＧトルク算出部、１１０ トルク指令算出部、１１２ システム、１１４ トルク推定部、１１６ フィードバック補正部、１２０ ローパスフィルタ、１２２ 時定数調整部、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｓ０〜Ｓ２ サンギヤ、Ｐ０〜Ｐ２ ピニオンギヤ、ＣＡ０〜ＣＡ２ キャリア、Ｒ０〜Ｒ２ リングギヤ、Ｃ１〜Ｃ３ クラッチ、Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ、Ｆ１ ワンウェイクラッチ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】