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【発明の名称】 ハイブリッド車両の制御装置
【発明者】 【氏名】鈴木 武彦

【氏名】服部 雅士

【氏名】竹本 和雄

【氏名】和久田 聡

【氏名】犬塚 武
【要約】 【課題】オイルポンプの吐出量が十分でない状態でダウンシフトが行われた際に、適切にトルクアシストを行う。

【解決手段】ベルト式の無段変速機１が搭載された、電気モータ４と内燃機関を動力源とするハイブリッド車両において、ダウンシフトの判定に基づいて、電気モータ４によるトルクアシストを行なうトルクアシスト実行手段３１、３９、ＡＴＰを設け、ベルト挟持力算出手段３１、ＡＴＰなどにより算出された最大アシストトルクTorq_assist_maxが、トルクアシスト実行手段によるアシストトルクT_assistよりも小さな場合に、トルクアシストを制限する。ベルト挟持力が小さな場合にトルクアシストを制限するので、トルクアシストがベルトの挟持力を上回ることが防止され、ベルトスリップが防止されると共に、トルクアシストによりプーリの慣性に妨げられることなく迅速に速度変化が行われ、加速レスポンスの向上が図られる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 プライマリプーリとセカンダリプーリとの間に掛け渡されたベルトを有し、前記プライマリプーリとセカンダリプーリのプーリ比を変化させることにより変速を行う、ベルト式の無段変速機が搭載された、モータと内燃機関を動力源とするハイブリッド車両において、ダウンシフトを判定するダウンシフト判定手段を設け、前記ダウンシフト判定手段によるダウンシフトの判定に基づいて、前記モータによるトルクアシストを行なうトルクアシスト実行手段を設け、前記無段変速機のプライマリプーリとセカンダリプーリによる前記ベルトの挟持力を算出するベルト挟持力算出手段を設け、前記ベルト挟持力算出手段により算出されたベルト挟持力から算出される伝達可能な許容入力トルクと前記内燃機関のトルクから算出される、最大アシストトルクが、前記トルクアシスト実行手段によるアシストトルクよりも小さな場合に、前記トルクアシスト実行手段によるトルクアシストを制限するトルクアシスト制限手段を設けて構成した、ハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】 前記トルクアシスト制限手段は、前記トルクアシスト実行手段によるトルクアシストの開始時期を遅らせることによりトルクアシストを制限することを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】 前記トルクアシスト制限手段は、前記トルクアシスト実行手段によるトルクアシスト量を制限することによりトルクアシストを制限することを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】 前記トルクアシスト実行手段は、モータの特性から、該モータによるアシスト可能トルクを演算し、該演算されたアシスト可能トルクに基づいてトルクアシストを実行することを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】 前記ベルト挟持力算出手段は、オイルポンプ回転数に基づいて前記プライマリプーリとセカンダリプーリのベルトの挟持力を演算することを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項６】 前記ダウンシフト判定手段は、運転者によるダウンシフト要求を判定することを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ベルト式の無段変速機が搭載された、モータと内燃機関をを動力源とするハイブリッド車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のハイブリッド車両において、キックダウン時などのダウンシフト時に、電気モータなどのモータによるトルクアシストを行い、無段変速機のプーリの慣性による回転遅れを防止し、変速速度及び加速の向上を図ることが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、オイルポンプの吐出量が十分でないエンジン回転数領域でダウンシフト時のトルクアシストを行うと、オイルポンプの吐出量不足からベルト挟持力が十分に得られず、ベルトスリップを生じる恐れがある。ベルトスリップが生じると、ベルト及びシープの耐久性を損なうので、何らかの対策が望まれる。
【０００４】本発明は、オイルポンプの吐出量が十分でない状態でダウンシフトが行われた際に、適切にトルクアシストを行うことの出来る、ハイブリッド車両の制御装置に関する。
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、プライマリプーリ（５０）とセカンダリプーリ（５１）との間に掛け渡されたベルト（５７）を有し、前記プライマリプーリとセカンダリプーリのプーリ比を変化させることにより変速を行う、ベルト式の無段変速機（１）が搭載された、モータ（４）と内燃機関を動力源とするハイブリッド車両において、ダウンシフトを判定するダウンシフト判定手段（３５、３１）を設け、前記ダウンシフト判定手段によるダウンシフトの判定に基づいて、前記モータ（４）によるトルクアシストを行なうトルクアシスト実行手段（３１、３９、ＡＴＰ）を設け、前記無段変速機のプライマリプーリとセカンダリプーリによる前記ベルトの挟持力（inTorq_max）を算出するベルト挟持力算出手段（３１、ＡＴＰ）を設け、前記ベルト挟持力算出手段により算出されたベルト挟持力から算出される伝達可能な許容入力トルクと前記内燃機関のトルクから算出される、最大アシストトルクが、前記トルクアシスト実行手段によるアシストトルク（T_assist）よりも小さな場合に、前記トルクアシスト実行手段によるトルクアシストを制限するトルクアシスト制限手段（３１、ＡＴＰ）を設けて構成される。
【０００５】請求項２の発明は、前記トルクアシスト制限手段は、前記トルクアシスト実行手段によるトルクアシストの開始時期を遅らせる（図６の時点Ｔ１から時点Ｔ４に遅らせる）ことによりトルクアシストを制限することを特徴として構成される。
【０００６】請求項３の発明は、前記トルクアシスト制限手段は、前記トルクアシスト実行手段によるトルクアシスト量を制限することによりトルクアシストを制限することを特徴として構成される。
【０００７】請求項４の発明は、前記トルクアシスト実行手段は、モータの特性から、該モータによるアシスト可能トルクを演算し（図５（ｂ）参照）、該演算されたアシスト可能トルクに基づいてトルクアシストを実行することを特徴として構成される。
【０００８】請求項５の発明は、前記ベルト挟持力算出手段は、オイルポンプ回転数に基づいて前記プライマリプーリとセカンダリプーリのベルトの挟持力を演算する（図５（ｄ）、（ｅ）参照）ことを特徴として構成される。
【００１０】請求項６の発明は、前記ダウンシフト判定手段は、運転者によるダウンシフト要求（例えば、キックダウン要求）を判定することを特徴として構成される。
【００１１】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、トルクアシスト制限手段（３１、ＡＴＰ）が、ベルト挟持力算出手段により判定されたベルト挟持力から算出される伝達可能な許容入力トルクと前記内燃機関のトルクから算出される、最大アシストトルクが、前記トルクアシスト実行手段によるアシストトルク（T_assist）よりも小さな場合に、前記トルクアシスト実行手段によるトルクアシストを制限するので、モータ（４）によるトルクアシストがベルトの挟持力を上回ることが防止され、トルクアシスト時のベルトスリップが防止されると共に、トルクアシストによりプライマリプーリ（５０）とセカンダリプーリ（５１）の慣性に妨げられることなく迅速に速度変化が行われ、変速速度及び加速レスポンスの向上が図られる。従って、ベルトがスリップにより損傷したり耐久性が損なわれることが無くなり、信頼性の高い無段変速機の提供が可能となる。
【００１２】請求項２の発明によれば、トルクアシストの開始時期を遅らせることにより、ダウンシフトに伴うエンジン回転数の増加によりオイルポンプの吐出量が増大して、それだけベルトの挟持力を上げることが出来、ベルトスリップを防止しつつ、大きなアシストトルクで良好な加速レスポンスを得ることが出来る。
【００１３】請求項３の発明によれば、トルクアシスト量を制限することにより、オイルポンプの吐出量の増大を待つことなく、ベルトの挟持力に見合ったトルクアシスト量でトルクアシストを直ちに開始することが出来、迅速な変速動作が可能となる。
【００１４】請求項４の発明によれば、モータの現在の回転状態に適したアシスト可能トルクでトルクアシストが可能となるので、迅速なトルクアシストが可能となる。
【００１５】請求項５の発明によれば、オイルポンプ回転数に基づいて前記プライマリプーリとセカンダリプーリのベルトの挟持力を演算することにより、正確なベルト挟持力の推定が可能となる。
【００１７】請求項６の発明によれば、運転者のダウンシフト要求を判定して、トルクアシストを開始することにより、トルクアシストが最も必要な運転状態でのトルクアシストが可能となる。
【００１８】なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明が適用されるハイブリッド車両に搭載される自動変速機の一例を示す断面図。図２は、本発明が適用される制御装置のブロック図の一例。図３は、図１の自動変速機のスケルトン。図４は、アシストトルク制御プログラムの一例を示すフローチャート。図５は、図４の制御に使用される、各種マップを示す図。図６は、エンジン回転数、トルク及びスロットル開度の関係を示すフローチャート。
【００２０】本発明が適用される車両用自動無段変速機１は、図１及び図３に示すように、電気モータ４、流体継手（トルクコンバータ）２と、前後進切換装置３と、ベルト式無段変速装置（ＣＶＴ）５と、ディファレンシャル装置６と、を備えている。また、これらの流体継手２等は分割式のケース７に収納されている。
【００２１】このうち、流体継手２は、電気モータ４の出力軸を介して入力軸９に連結されたポンプインペラ１０及びオイルポンプ１４と、前後進切換装置３の入力軸３ａに連結されたタービンライナー１１と、入力軸３ａと入力軸９とを直結するロックアップクラッチ１２と、を有している。
【００２２】また、前後進切換装置３は、入力軸３ａに固定されたサンギヤ１５、回転自在に支持されたリングギヤ１６、これらに噛合されるピニオンギヤ１７、及び該ピニオンギヤ１７を支持するキャリヤ１９からなるプラネタリギヤ２０を備えている。
【００２３】そして、入力軸３ａとキャリヤ１９との間には、油圧アクチュエータ２１にて操作されるダイレクトクラッチ２２が介装されており、このダイレクトクラッチ２２を係合させることに基づき入力軸３ａとキャリヤ１９とを直結状態にするようになっている。また、キャリヤ１９の他端は固定シーブ５２にスプライン連結されている。
【００２４】さらに、リングギヤ１６にはリバースブレーキ２５が連結されており、このリバースブレーキ２５を油圧アクチュエータ２３にて作動させることによりリングギヤ１６の回転を停止できるように構成されている。
【００２５】一方、ＣＶＴ５は、プライマリプーリ５０とセカンダリプーリ５１とを有しており、これらのプーリ５０，５１の間には金属製のベルト５７が巻き掛けられている。
【００２６】このうち、プライマリプーリ５０は固定シーブ５２及び、可動シーブ５５を有しており、可動シーブ５５が、該固定シーブ５２の軸方向に移動し得ると共に該固定シーブ５２と一体的に回転するようになっている。また、この可動シーブ５５は、ダブルピストンタイプの油圧アクチュエータ７０によって軸方向に移動されるように構成されている。
【００２７】他方のセカンダリプーリ５１も、プライマリプーリ５０とほぼ同様の構造であって、ケース７に回転自在に支持された固定シーブ５３を有している（図１参照）。また、この固定シーブ５３にはボールスプライン９１を介して可動シーブ５６が支持されており、可動シーブ５６が、該固定シーブ５３の軸方向に移動し得ると共に該固定シーブ５３と一体的に回転するようになっている。さらに、この可動シーブ５６は、その背面に配置された油圧アクチュエータ９２によって軸方向に移動されるように構成されている。
【００２８】さらに、固定シーブ５３のボス部５３ａには出力ギヤ９３が固定されており、この出力ギヤ９３の下方には減速ギヤ機構９５とディファレンシャル装置６とが配置されている。このうち、減速ギヤ機構９５は、一体的に回転するように同軸上に配置された大ギヤ９５ａ及び小ギヤ９５ｂを有しており、ディファレンシャル装置６は、デフケース６２と一体的に回転するように該ケース６２に固定されたリングギヤ６３と、デフケース６２内にシャフトを介して支持されている一対のデフギヤ６５，６５と、これらのデフギヤ６５，６５にそれぞれ噛合されたサンギヤ６６，６６と、を有しており、各サンギヤ６６，６６は、車両の左右前車軸９６，９６にそれぞれ連結されて差動回転を出力するようになっている。そして、固定シーブ側の出力ギヤ９３は、減速ギヤ機構９５の大ギヤ９５ａに噛合され、その小ギヤ９５ｂは、ディファレンシャル装置６のリングギヤ６３に噛合されている。
【００２９】一方、車両用自動無段変速機１の制御装置３０は、図２に示すように、ＣＰＵ等の演算装置が組み込まれた制御ユニット３１を有しており、制御ユニット３１には、入力軸の回転数を検出する回転センサ３２、車速センサ３３、スロットル開度センサ３５、エンジントルク検出部３６、ソレノイド指令部３７及びモータートルク指令部３９が接続しいている。
【００３０】車両用自動無段変速機１は、以上のような構成を有するので、エンジン回転に基づくオイルポンプ１４の起動により、所定油圧が発生し、この油圧から、プーリ比及び入力トルクに基づき演算される制御ユニット３１からの信号により、ソレノイド指令部３７を介して制御される図示しないソレノイドバルブなどに基づきライン圧ＰＬ及びセカンダリ圧Ｐｓが調圧される。
【００３１】Ｄレンジにあっては、ダイレクトクラッチ２２が接続する。この状態では、電気モータ４及びエンジンの回転は、トルクコンバータ２、入力軸３ａ及びダイレクトクラッチ２２により直結状態となっているプラネタリギヤ２０を介してプライマリプーリ５０に伝達され、さらに適宜変速されるＣＶＴ５を介してセカンダリプーリ５１に伝達され、そして減速ギヤ機構９５、ディファレンシャル装置６を介して左右車軸９６、９６に伝達される。
【００３２】また、Ｒ（リバース）レンジでは、リバースブレーキ２５が係合し、プラネタリギヤ２０のリングギヤ１６が係止され、入力軸３ａからのサンギヤ１５の回転は、キャリヤ１９に逆回転として取り出され、この逆回転がプライマリプーリ５０に伝達される。
【００３３】前述のＣＶＴ５は、セカンダリプーリ５１の油圧アクチュエータ９２にライン圧ＰＬが供給されており、入力トルク及び変速比に応じたベルト挟持力を作用する。一方、制御ユニット３１からの変速信号に基づきソレノイド指令部３７を介して制御された油圧がプライマリプーリ５０のダブルピストンからなる油圧アクチュエータ７０に供給され、これによりＣＶＴ２の変速比が適宜制御される。
【００３４】そして、エンジン及び電気モータ４からのトルクは、トルクコンバータ２を介して入力軸３ａに伝達され、特に発進時にあっては、このトルクコンバータ２によりトルク比が高くなるように変速されて入力軸３ａに伝達され、滑らかに発進する。また、トルクコンバータ２は、ロックアップクラッチ１２を有しており、高速安定走行時にあっては、このロックアップクラッチ１２が係合して、エンジン及び電気モータ４と入力軸３ａとが直結状態となって、トルクコンバータ２の油流による動力損失を減少させている。
【００３５】ところで、キックダウン時などのダウンシフトが行われる際には、図示しないキックダウンスイッチやスロットル開度センサ３５からの信号を制御ユニット３１が監視しており、キックダウンスイッチ、スロットル開度及びスロットル開度の変化速度から、図６の時点Ｔ１で、キックダウンなどの運転者からのダウンシフト要求が有るものと制御ユニット３１が判定した場合には、図４に示すアシストトルク制御プログラムＡＴＰに基づいて、電気モータ４によるトルクアシストを行い、ダウンシフトに伴ってＣＶＴ５のプライマリプーリ５０が迅速に回転数を上昇させることが出来るように、トルクを供給する。
【００３６】即ち、アシストトルク制御プログラムＡＴＰは、ステップＳ１で、電気モータ４による必要なアシストトルクの量を設定する。制御ユニット３１は、図示しないメモリに格納された図５（ａ）に示すアシストトルク設定マップＴＳＭを読み出して、現在のスロットル開度と、スロットル開度の変化速度から、必要なアシストトルク（T_assist）を求める。なお、マップ中の２本の線は、スロットル開度の変化速度をパラメータとしたものである。
【００３７】必要なアシストトルク（T_assist）がアシストトルク量設定マップＴＳＭより求められたところで、電気モータ４の特性を考慮して、現在の電気モータ４の回転数においてアシスト可能なトルクである、モータアシスト可能トルク（mgTorque_max）を求める。即ち、制御ユニット３１は、図示しないメモリから、図５（ｂ）に示すアシスト可能トルクマップＰＴＭを読み出し、該アシスト可能トルクマップＰＴＭに示されたモータの回転数とモータアシスト可能トルク（mgTorque_max）との関係から、現時点における電気モータ４によるアシスト可能トルク（mgTorque_max）を演算推定する。しかし、必要なアシストトルク（T_assist）が、現時点におけるモータアシスト可能トルク（mgTorque_max）を上回っている場合には、実際には必要なアシストトルク（T_assist）でのトルクアシストは、直ちには出来ないことから、制御ユニット３１は、必要なアシストトルク（T_assist）をモータアシスト可能トルク（mgTorque_max）以内に再設定する。即ち、 T_assist＝MIN（T_assist、mgTorque_max） ……（１）
と設定する。
【００３８】こうして、アシストトルク（T_assist）が、現在の電気モータ４の回転数に応じたものに再設定されたところで、制御ユニット３１は、アシストトルク制御プログラムＡＴＰのステップＳ２に入り、回転センサ３２の出力から、オイルポンプ１４の吐出量、即ち、ライン圧を演算する。即ち、図示しないメモリから、図５（ｃ）に示すオイルポンプ回転数−ライン圧マップＯＬＭを読み出して、現在のオイルポンプ回転数から現在のライン圧を演算推定する。
【００３９】こうして、再設定された、必要なアシストトルク（T_assist）及び現在のライン圧が求められたところで、今度はＣＶＴ５の状態が、電気モータ４による、再設定されたアシストトルク量（T_assist）でのアシストが可能か否かを判定する。即ち、制御ユニット３１は、図示しないメモリから、図５（ｄ）に示す、プライマリプーリ５０側の許容入力トルク−必要オイルポンプ回転数マップＰＩＭ及び、図５（ｅ）に示す、セカンダリプーリ５１側の許容入力トルク−必要オイルポンプ回転数マップＳＩＭを読み出して、該許容入力トルク−必要オイルポンプ回転数マップＰＩＭ、ＳＩＭから現在のライン圧（オイルポンプ回転数）及びプーリ比における許容される最大入力トルクをそれぞれ演算し、それらの最小値を、プライマリプーリ５０及びセカンダリプーリ５１でクランプ出来る、従って、電気モータ４によるトルクアシストを行っても、ベルト５７がスリップしない、最大入力トルクinTorq_maxとして演算する。図５（ｄ）及び（ｅ）の２本の線は、一方がＣＶＴ５のプーリ比が１を越えたオーバードライブ（Ｏ／Ｄ）状態で、他方がＣＶＴ５のプーリ比が１を下回るアンダードライブ（Ｕ／Ｄ）状態である。
【００４０】次に、ＣＶＴ５のトルク比（torqueRatio）、現在のエンジントルク（engineTorque）から、現在の電気モータ４による、ＣＶＴ５にスリップが生じない状態でのノンスリップアシスト可能トルク（最大アシストトルク）（Troq _assist_max）を、以下の式より、演算する。
【００４１】
Troq_assist_max＝inTorq_max÷ torqueRatio− engineTorque ……（２）
即ち、ベルト挟持力から算出されるベルトがスリップしないでトルク伝達可能なトルクコンバータへの許容入力トルク（プーリへの最大入力トルクをトルク比で割ったもの）から、エンジンの出力トルクを減算して求める。制御ユニット３１は、アシストトルク制御プログラムＡＴＰのステップＳ４に入り、前述の再設定された、必要なアシストトルク（T_assist）がノンスリップアシスト可能トルク（Troq_assist_max）を越えないように、制限する形で、再度アシストトルク（T_assist）を設定する。
【００４２】
T_assist＝MIN（T_assist、Troq_assist_max） ……（３）
このアシストトルク（T_assist）で、アシストトルク制御プログラムＡＴＰのステップＳ４において、制御ユニット３１はモータトルク指令部３９を介して電気モータ４を駆動してトルクアシストする。これにより、現在の電気モータ４の回転状態によりアシスト可能な範囲で、かつＣＶＴ５のプライマリプーリ５０とセカンダリプーリ５１でベルト５７が、ライン圧不足によるスリップが生じることなく適正に挟圧保持された状態で、ダウンシフトが実行される。
【００４３】また、ステップＳ３で、ノンスリップアシスト可能トルク（Troq_assist_max）がステップＳ１で設定されたアシストトルク（T_assist）よりも大きい場合には、現在の電気モータ４の回転状態では、ＣＶＴ５にスリップが生じることはないので、ステップＳ３からステップＳ５に直ちに入り、制御ユニット３１はモータトルク指令部３９を介して電気モータ４により、ステップＳ１で設定された、T_assist＝MIN（T_assist、mgTorque_max）、即ち、現在の電気モータ４によるモータアシスト可能トルク（mgTorque_max）以下のトルクで、かつ必要なアシストトルク（T_assist）の範囲でトルクアシストを実行する。
【００４４】これにより、入力回転数は、図６に示すように、電気モータ４によるトルクアシストにより、制御開始時点Ｔ１から、図中破線で示すエンジン単独の場合よりも速やかに上昇し、更に入力トルクも図中破線で示すエンジン単独の場合よりも大幅に増加した形でＣＶＴ５に入力され、プライマリプーリ５０とセカンダリプーリ５１は、ベルトスリップが防止された形で、それらプーリの慣性に妨げられることなく迅速に速度変化が行われ、変速速度及び加速レスポンスの向上が図られる。従って、ベルトがスリップにより損傷したり耐久性が損なわれることが無くなり、信頼性の高い無段変速機の提供が可能となる。
【００４５】こうして、図６に示す所定時間Ｔ２のトルクアシストが完了した時点で、アシストトルク制御プログラムＡＴＰのステップＳ６及びＳ７で一定の変化率で電気モータ４によるアシストを減少させ、ステップＳ８でアシストトルクがゼロとなった時点Ｔ３で、アシストトルク制御プログラムＡＴＰに基づく制御を終了する。
【００４６】なお、上述の実施例は、現在のライン圧が低く、ＣＶＴ５にスリップが生じない状態でのノンスリップアシスト可能トルク（Troq _assist_max）が小さい場合に、スロットルの開度が高くなってキックダウンが判定された時点である、制御開始時点Ｔ１から電気モータ４によるトルクアシストを（３）式に基づいて制限しつつ行った場合について述べた。しかし、電気モータ４によるトルクアシストは、必ずしも時点Ｔ１から行う必要はなく、スロットル開度が変化してエンジン回転数が増加し、それに伴ってオイルポンプ回転数が増加してライン圧がトルクアシストを行ってもベルトを十分に挟持し得る程度にまで上昇する時点Ｔ４まで、電気モータ４によるトルクアシストを保留し、その時点Ｔ４から開始するようにしてもよい。
【００４７】また、本発明によるトルクアシスト時の制御は、キックダウン時に限らず、上り坂などにおけるダウンシフト時などにも適用して、迅速な変速を実現するようにすることも当然可能である。
【００４８】更に、電気モータ４が配置される位置は、図１に示すように、トルクコンバータ２とエンジンとの間の、変速機ケース７内に配置される他に、変速機ケースとは独立して配置されても良く、また、変速機内のセカンダリプーリ５１側に配置するようにしてもよい。
【出願人】 【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
【出願日】 平成１２年１０月５日（２０００．１０．５）
【代理人】 【識別番号】１０００８２３３７
【弁理士】
【氏名又は名称】近島 一夫 （外１名）
【公開番号】 特開２００２−１１８９０１（Ｐ２００２−１１８９０１Ａ）
【公開日】 平成１４年４月１９日（２００２．４．１９）
【出願番号】 特願２０００−３０６８９１（Ｐ２０００−３０６８９１）