JP2005295771A - ハイブリッド車のモード遷移制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータジェネレータ回転数ゼロを条件とするモード遷移時であって、かつ、運転者加速要求が大きいとき、滑らかなモード遷移および加速を達成することができるハイブリッド車のモード遷移制御装置を提供すること。
【解決手段】 共線図上に４つ以上の入出力要素が配列される差動装置を有し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンＥからの入力を、他方に駆動系統への出力軸OUTをそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを連結した駆動力合成変速機TMを備えたハイブリッド車において、モータジェネレータ回転数ゼロをモード遷移条件とする「第１走行モード」から「第２走行モード」へのモード遷移時であって、運転者加速要求が設定値以上であるとき、回転数をゼロにする側のモータジェネレータについてはアシストトルクの上乗せ無しとするトルク制御を行う加速対応モード遷移制御手段を設けた。
【選択図】 図６

Description

本発明は、２つの走行モード間でのモード遷移において、第１モータジェネレータ回転数と第２モータジェネレータ回転数のうち、少なくとも一方の回転数をゼロにした後、摩擦締結要素の締結・解放を行う第１走行モードから第２走行モードへのモード遷移パターンを有するハイブリッド車のモード遷移制御装置に関する。

従来、共線図上に４つの入出力要素が配列される４要素２自由度の遊星歯車機構を構成し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結したハイブリッド駆動装置が知られていて、このハイブリッド駆動装置では、走行モードとして、エンジンと２つのモータジェネレータを用いて走行する「無段変速モード」と、ローブレーキを締結し、エンジンと２つのモータジェネレータ、あるいは、２つのモータジェネレータのみを用いて走行する「ローギヤ固定モード」と、を有する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３２８０８号公報

しかしながら、上記従来のハイブリッド駆動装置にあっては、「無段変速モード」から「ローギヤ固定モード」へのモード遷移時で、かつ、アクセル開度が大きいシーン（キックダウン）の場合、駆動力要求が大きいため、２つのモータジェネレータは共にアシストを行うが、２つのモータジェネレータの少なくとも一方のモータジェネレータは正トルクを出しながら回転数＝０（モード遷移条件）にしなければならず、滑らかなモード遷移および加速ができない、という問題がある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、モータジェネレータ回転数ゼロを条件とするモード遷移時であって、かつ、運転者加速要求が大きいとき、滑らかなモード遷移および加速を達成することができるハイブリッド車のモード遷移制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、共線図上に４つ以上の入出力要素が配列される差動装置を有し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力部材をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結した駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車において、
設定された複数の走行モードのうち、２つの走行モード間でのモード遷移において、第１モータジェネレータ回転数と第２モータジェネレータ回転数のうち、少なくとも一方の回転数をゼロにした後、摩擦締結要素の締結・解放を行う第１走行モードから第２走行モードへのモード遷移パターンを有し、
運転者の加速要求を検出する運転者加速要求検出手段を設け、
前記第１走行モードから第２走行モードへのモード遷移時であって、運転者加速要求が設定値以上であるとき、回転数をゼロにする側のモータジェネレータについてはアシストトルクの上乗せ無しとするトルク制御を行う加速対応モード遷移制御手段を設けた。

よって、本発明のハイブリッド車のモード遷移制御装置にあっては、加速対応モード遷移制御手段において、第１走行モードから第２走行モードへのモード遷移時であって、運転者加速要求が設定値以上であるとき、回転数をゼロにする側のモータジェネレータについてはアシストトルクの上乗せ無しとするトルク制御が行われる。よって、アシストトルクを上乗せし正トルクを出しながらモータジェネレータ回転数をゼロにする場合に比べ、素早くモータジェネレータ回転数をゼロにすることができる。この結果、モータジェネレータ回転数ゼロを条件とするモード遷移時であって、かつ、運転者加速要求が大きいとき、滑らかなモード遷移および加速を達成することができる。

以下、本発明のハイブリッド車のモード遷移制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、ハイブリッド車の駆動系構成を説明する。
図１は実施例１のモード遷移制御装置が適用されたハイブリッド車の駆動系を示す全体システム図である。実施例１におけるハイブリッド車の駆動系は、図１に示すように、エンジンＥと、第１モータジェネレータMG1と、第２モータジェネレータMG2と、出力軸OUT（出力部材）と、駆動力合成変速機TMと、を有する。

前記駆動力合成変速機TMは、第１遊星歯車PG1（第１差動装置）と、第２遊星歯車PG2（第２差動装置）と、第３遊星歯車PG3（第３差動装置）と、エンジンクラッチECと、ローブレーキLB（第１摩擦締結要素）と、ハイクラッチHC（第２摩擦締結要素）と、ハイローブレーキHLB（第３摩擦締結要素）と、を有する。

前記エンジンＥは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、後述するエンジンコントローラ１からの制御指令に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度などが制御される。

前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2は、永久磁石を埋設したロータと、ステータコイルが巻き付けられたステータと、を有する同期型モータジェネレータであり、後述するモータコントローラ２からの制御指令に基づいて、インバータ３により作り出された三相交流をそれぞれのステータコイルに印加することにより独立に制御される。

前記駆動力合成変速機TMの第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3とは、何れも２自由度３要素のシングルピニオン型遊星歯車である。前記第１遊星歯車PG1は、第１サンギヤS1と、第１ピニオンP1を支持する第１ピニオンキャリアPC1と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギヤR1と、によって構成されている。前記第２遊星歯車PG2は、第２サンギヤS2と、第２ピニオンP2を支持する第２ピニオンキャリアPC2と、第２ピニオンP2に噛み合う第２リングギヤR2と、によって構成されている。前記第３遊星歯車PG3は、第３サンギヤS3と、第３ピニオンP3を支持する第３ピニオンキャリアPC3と、第３ピニオンP3に噛み合う第３リングギヤR3と、によって構成されている。

前記第１サンギヤS1と前記第２サンギヤS2とは第１回転メンバM1により直結され、前記第１リングギヤR1と第３サンギヤS3とは第２回転メンバM2により直結され、前記第２ピニオンキャリアPC2と前記第３リングギヤR3とは第３回転メンバM3により直結される。したがって、３組の遊星歯車PG1,PG2,PG3は、第１回転メンバM1と第２回転メンバM2と第３回転メンバM3と第１ピニオンキャリアPC1と第２リングギヤR2と第３ピニオンキャリアPC3との６つの回転要素を有する。

前記差動装置の６つの回転要素に対する動力源Ｅ,MG1,MG2と出力軸OUTと各係合要素EC,LB,HC,HLBの連結関係について説明する。
前記第１回転メンバM1（S1,S2）には、第２モータジェネレータMG2が連結されている。
前記第２回転メンバM2（R1,R3）には、入出力要素の何れにも連結されていない。
前記第３回転メンバM3（PC2,R3）には、エンジンクラッチECを介してエンジンＥが連結されている。
前記第１ピニオンキャリアPC1には、ハイクラッチHCを介して第２モータジェネレータMG2が連結されている。また、ローブレーキLBを介して変速機ケースTCに連結されている。
前記第２リングギヤR2には、第１モータジェネレータMG1が連結されている。また、ハイローブレーキHLBを介して変速機ケースTCに連結されている。
前記第３ピニオンキャリアPC3には、出力軸OUTが連結されている。なお、出力軸OUTからは、図外のプロペラシャフトやディファレンシャルやドライブシャフトを介して左右の駆動輪に駆動力が伝達される。

上記連結関係により、図２に示す共線図上において、第１モータジェネレータMG1(R2)、エンジンＥ(PC2,R3)、出力軸OUT(PC3)、第２モータジェネレータMG2(S1,S2)の順に配列され、遊星歯車列の動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデル（第１遊星歯車PG1のレバー(1)、第２遊星歯車PG2のレバー(2)、第３遊星歯車PG3のレバー(3)）を導入することができる。ここで、「共線図」とは、差動歯車のギヤ比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数（回転速度）をとり、横軸にリングギヤ、キャリア、サンギヤ等の各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギヤとリングギヤの歯数比に基づく共線図レバー比（α、β、δ）になるように配置したものである。

前記エンジンクラッチECは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図２の共線図上において、エンジンＥとの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結によりエンジンＥの回転とトルクを、エンジン入力回転要素である第３回転メンバM3（PC2,R3）に入力する。

前記ローブレーキLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図２の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸より外側位置に配置され、図２に示すように、締結によりロー側変速比を分担する「ローギヤ固定モード」と「ロー側無段変速モード」を実現する。

前記ハイクラッチHCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図２の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸と一致する位置に配置され、締結によりハイ側変速比を分担する「２速固定モード」と「ハイ側無段変速モード」と「ハイギヤ固定モード」を実現する。

前記ハイローブレーキHLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図２の共線図上において、第１モータジェネレータMG1の回転速度軸と一致する位置に配置され、ローブレーキLBと共に締結することにより変速比をアンダードライブ側の「ローギヤ固定モード」とし、ハイクラッチHCと共に締結することにより変速比をオーバードライブ側の「ハイギヤ固定モード」とする。

次に、ハイブリッド車の制御系を説明する。
実施例１におけるハイブリッド車の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、油圧制御装置５と、統合コントローラ６と、アクセル開度センサ７と、車速センサ８と、エンジン回転数センサ９と、第１モータジェネレータ回転数センサ１０と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１と、第３リングギヤ回転数センサ１２と、を有して構成されている。

前記エンジンコントローラ１は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APとエンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neを入力する統合コントローラ６からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（Ne,Te）を制御する指令を、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。

前記モータコントローラ２は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ１０、１１からのモータジェネレータ回転数N1,N2を入力する統合コントローラ６からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、第１モータジェネレータMG1のモータ動作点（N1,T1）と、第２モータジェネレータMG2のモータ動作点（N2,T2）と、をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２からは、バッテリ４の充電状態をあらわすバッテリS.O.Cの情報が統合コントローラ６に対して出力される。

前記インバータ３は、前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との各ステータコイルに接続され、モータコントローラ２からの指令により独立した３相交流を作り出す。このインバータ３には、力行時に放電し回生時に充電するバッテリ４が接続されている。

前記油圧制御装置５は、統合コントローラ６からの油圧指令を受け、エンジンクラッチECと、ローブレーキLBと、ハイクラッチHCと、ハイローブレーキHLBと、の締結油圧制御及び解放油圧制御を行う。この締結油圧制御及び解放油圧制御には、滑り締結制御や滑り解放制御による半クラッチ制御も含む。

前記統合コントローラ６は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APと、車速センサ８からの車速VSPと、エンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neと、第１モータジェネレータ回転数センサ１０からの第１モータジェネレータ回転数N1と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１からの第２モータジェネレータ回転数N2と、第３リングギヤ回転数センサ１２からのエンジン入力回転速度ωin等の情報を入力し、所定の演算処理を行う。そして、エンジンコントローラ１、モータコントローラ２、油圧制御装置５に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力する。

なお、統合コントローラ６とエンジンコントローラ１、および、統合コントローラ６とモータコントローラ２とは、情報交換のためにそれぞれ双方向通信線１４、１５により接続されている。

次に、ハイブリッド車の走行モードについて説明する。

走行モードとしては、ローギヤ固定モード（以下、「Lowモード」という。）と、ロー側無段変速モード（以下、「Low-iVTモード」という。）と、２速固定モード（以下、「2ndモード」という。）と、ハイ側無段変速モード（以下、「High-iVTモード」という。）と、ハイギヤ固定モード（以下、「Highモード」という。）と、の５つの走行モードを有する。

前記５つの走行モードについては、エンジンＥを用いないで両モータージェネレータMG1,MG2のみで走行する電気自動車モード（以下、「EVモード」という。）と、エンジンＥと両モータージェネレータMG1,MG2を用いて走行するハイブリッド車モード（以下、「HEVモード」という。）とに分けられる。

よって、図２（EVモード関連の５つの走行モード）及び図３（HEVモード関連の５つの走行モード）に示すように、「EVモード」と「HEVモード」とを合わせると「１０の走行モード」が実現されることになる。ここで、図２(a)は「EV-Lowモード」の共線図、図２(b)は「EV-Low-iVTモード」の共線図、図２(c)は「EV-2ndモード」の共線図、図２(d)は「EV-High-iVTモード」の共線図、図２(e)は「EV-Highモード」の共線図である。また、図３(a)は「HEV-Lowモード」の共線図、図３(b)は「HEV-Low-iVTモード」の共線図、図３(c)は「HEV-2ndモード」の共線図、図３(d)は「HEV-High-iVTモード」の共線図、図３(e)は「HEV-Highモード」の共線図である。

前記「Lowモード」は、図２(a)及び図３(a)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られるローギヤ固定モードである。
前記「Low-iVTモード」は、図２(b)及び図３(b)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られるロー側無段変速モードである。
前記「2ndモード」は、図２(c)及び図３(c)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる２速固定モードである。
前記「High-iVTモード」は、図２(d)及び図３(d)の共線図に示すように、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られるハイ側無段変速モードである。
前記「Highモード」は、図２(e)及び図３(e)の共線図に示すように、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られるハイギヤ固定モードである。

そして、前記「１０の走行モード」のモード遷移制御は、統合コントローラ６により行われる。すなわち、統合コントローラ６には、要求駆動力Fdrv（アクセル開度APにより求められる。）と車速VSPとバッテリS.O.Cによる三次元空間に、例えば、図４に示すような前記「１０の走行モード」を割り振った走行モードマップが予め設定されていて、車両走行時等においては、要求駆動力Fdrvと車速VSPとバッテリS.O.Cの各検出値により走行モードマップが検索され、要求駆動力Fdrvと車速VSPにより決まる車両動作点やバッテリ充電量に応じた最適な走行モードが選択される。なお、図４は三次元走行モードマップをバッテリS.O.Cが充分な容量域のある値で切り取ることにより、要求駆動力Fdrvと車速VSPとの二次元によりあらわした走行モードマップの一例である。

前記走行モードマップの選択により、「EVモード」と「HEVモード」との間においてモード遷移を行う場合には、図５に示すように、エンジンＥの始動・停止と、エンジンクラッチECを締結・解放する制御が実行される。

また、「EVモード」の５つのモード間でのモード遷移や「HEVモード」の５つのモード間でのモード遷移を行う場合には、図５に示すON/OFF作動表にしたがって行われる。例えば、「Lowモード」は、ローブレーキLB締結・ハイクラッチHC解放・ハイローブレーキHLB締結により得られる。「Low-iVTモード」は、ローブレーキLB締結・ハイクラッチHC解放・ハイローブレーキHLB解放により得られる。「2ndモード」は、ローブレーキLB締結・ハイクラッチHC締結・ハイローブレーキHLB解放により得られる。「High-iVTモード」は、ローブレーキLB解放・ハイクラッチHC締結・ハイローブレーキHLB解放により得られる。「Highモード」は、ローブレーキLB解放・ハイクラッチHC締結・ハイローブレーキHLB締結により得られる。

これらのモード遷移制御のうち、例えば、エンジンＥの始動・停止とクラッチやブレーキの締結・解放が同時に必要な場合や、複数のクラッチやブレーキの締結・解放が必要な場合や、エンジンＥの始動・停止またはクラッチやブレーキの締結・解放に先行してモータジェネレータ回転数制御が必要な場合等においては、予め決められた手順にしたがったシーケンス制御により行われる。

次に、作用を説明する。

［加速対応モード遷移制御処理］
図６は実施例１の統合コントローラ６において実行される加速対応モード遷移制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する（加速対応モード遷移制御手段）。

ステップＳ１では、走行モードマップ上で各モード領域の境界を運転点が横切ることでの変速指令時（＝シフトダウン方向のモード遷移指令時）か否かを判断し、YESの場合はステップＳ３へ移行し、NOの場合はステップＳ２へ移行する。

ステップＳ２では、ステップＳ１で変速指令時（＝シフトダウン方向のモード遷移指令時）ではないとの判断に基づき、通常のモード遷移制御が実行され、リターンへ移行する。ここで、通常のモード遷移制御とは、「１０の走行モード」のうち最適な走行モードを、走行モードマップ上で車両の運転点（要求駆動力Fdrvと車速VSPとバッテリS.O.Cにより決まる点）により選択し、現在選択されている走行モードとは異なる走行モードの領域へ車両の運転点が入ったとき、２つの走行モード間でモード遷移制御を行うことをいう。例えば、後で詳しく述べるが、図７はシフトダウン方向の通常のモード遷移制御例を示す。

ステップＳ３では、ステップＳ１での変速指令時（＝シフトダウン方向のモード遷移指令時）であるとの判断に基づき、アクセル開度が設定開度（例えば、キックダウン領域に入る60％開度）以上であるか否かを判断し、YESの場合はステップＳ４へ移行し、NOの場合はステップＳ２へ移行する。つまり、運転者による加速要求が大きいか否かを、アクセルペダル踏み込み量をあらわすアクセル開度の大きさにより判断するようにしている。

ステップＳ４では、ステップＳ１のシフトダウン方向のモード遷移指令条件とステップＳ３のアクセル開度条件とが成立しているとの判断に基づき、現在選択されている走行モードが「EV-High-iVTモード」、または、「HEV-High-iVTモード」か否かを判断し、YESの場合はステップＳ５へ移行し、NOの場合はステップＳ９へ移行する。

ステップＳ５では、ステップＳ４において「EV-High-iVTモード」、または、「HEV-High-iVTモード」であるとの判断に基づき、第１モータジェネレータMG1のトルク指令値にアシストトルク（加速要求分のトルク）を上乗せして加算し、第２モータジェネレータMG2のトルク指令値にはアシストトルク（加速要求分のトルク）の上乗せ無しとし、ステップＳ６へ移行する。

ステップＳ６では、ステップＳ５での両モータジェネレータMG1,MG2へのアシストトルク上乗せ制御後、アシストトルクの上乗せ無しとした第２モータジェネレータMG2の回転数がゼロになるのを待って、ローブレーキLBを締結し、ステップＳ７へ移行する。

ステップＳ７では、ステップＳ６でのローブレーキLBの締結に引き続き、ハイクラッチHCを解放し、ステップＳ８へ移行する。

ステップＳ８では、ステップＳ６でのローブレーキLBの締結と、ステップＳ７でのハイクラッチHCの解放により、「EV-High-iVTモード」または「HEV-High-iVTモード」から、「EV-Low-iVTモード」または「HEV-Low-iVTモード」へのモード遷移を実行し、リターンへ移行する。

ステップＳ９では、ステップＳ４での「EV-High-iVTモード」、または、「HEV-High-iVTモード」ではないとの判断に基づき、現在選択されている走行モードが「EV-Low-iVTモード」、または、「HEV-Low-iVTモード」か否かが判断され、YESの場合はステップＳ１０へ移行し、NOの場合はステップＳ２へ移行する。

ステップＳ１０では、ステップＳ９において「EV-Low-iVTモード」、または、「HEV-Low-iVTモード」であるとの判断に基づき、第１モータジェネレータMG1のトルク指令値にはアシストトルク（加速要求分のトルク）を上乗せ無しとし、第２モータジェネレータMG2のトルク指令値にアシストトルク（加速要求分のトルク）の上乗せして加算し、ステップＳ１１へ移行する。

ステップＳ１１では、ステップＳ１０での両モータジェネレータMG1,MG2へのアシストトルク上乗せ制御後、アシストトルクの上乗せ無しとした第１モータジェネレータMG1の回転数がゼロになるのを待って、ハイローブレーキHLBを締結し、ステップＳ１２へ移行する。

ステップＳ１２では、ステップＳ１１でのハイローブレーキHLBの締結により、「EV-Low-iVTモード」または「HEV-Low-iVTモード」から、「EV-Lowモード」または「HEV-Lowモード」へのモード遷移を実行し、リターンへ移行する。

［通常のモード遷移制御処理］
図７は実施例１の統合コントローラ６において実行される通常のモード遷移制御処理（図６のステップＳ２での処理）の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。なお、この例は、図６のステップＳ３からテップＳ２へ進むのに対応し、「無段変速モード（High）」から「無段変速モード（Low）」へのモード遷移の場合と、「無段変速モード（Low）」から「ローギヤ固定モード」へのモード遷移の場合を示す。

ステップＳ２１では、アクセル開度センサ７からアクセル開度APを読み込み、ステップＳ２２へ移行する。

ステップＳ２２では、車速センサ８から車速VSPを読み込み、ステップＳ２３へ移行する。

ステップＳ２３では、アクセル開度APから要求駆動力Fdrvを演算し、バッテリS.O.Cを読み込み、要求駆動力Fdrvと車速VSPとバッテリS.O.Cと決められた運転点が走行モードマップのどの走行モード領域に属するかで現在の走行モードを読み込み、ステップＳ２４へ移行する。

ステップＳ２４では、ステップＳ２３で読み込まれた現在選択されている走行モードが「EV-High-iVTモード」、または、「HEV-High-iVTモード」か否かを判断し、YESの場合はステップＳ２５へ移行し、NOの場合はステップＳ２９へ移行する。

ステップＳ２５では、ステップＳ２４において「EV-High-iVTモード」、または、「HEV-High-iVTモード」であるとの判断に基づき、第２モータジェネレータMG2の回転数をゼロにする指令を出し、その後、第２モータジェネレータMG2の回転数を監視し、ゼロになるまで待ち、第２モータジェネレータMG2の回転数がゼロになったら、ステップＳ２６へ移行する。

ステップＳ２６では、ステップＳ２５の処理にて第２モータジェネレータMG2の回転数ゼロとなった時点で、ローブレーキLBを締結し、ステップＳ２７へ移行する。

ステップＳ２７では、ステップＳ２６でのローブレーキLBの締結に引き続き、ハイクラッチHCを解放し、ステップＳ２８へ移行する。

ステップＳ２８では、ステップＳ２６でのローブレーキLBの締結と、ステップＳ２７でのハイクラッチHCの解放により、「EV-High-iVTモード」または「HEV-High-iVTモード」から、「EV-Low-iVTモード」または「HEV-Low-iVTモード」へのモード遷移を実行し、リターンへ移行する。

ステップＳ２９では、ステップＳ２４での「EV-High-iVTモード」、または、「HEV-High-iVTモード」ではないとの判断に基づき、現在選択されている走行モードが「EV-Low-iVTモード」、または、「HEV-Low-iVTモード」か否かが判断され、YESの場合はステップＳ３０へ移行し、NOの場合はステップＳ２１へ戻る。

ステップＳ３０では、ステップＳ２９において「EV-Low-iVTモード」、または、「HEV-Low-iVTモード」であるとの判断に基づき、第１モータジェネレータMG1の回転数をゼロにする指令を出し、その後、第１モータジェネレータMG1の回転数を監視し、ゼロになるまで待ち、第１モータジェネレータMG1の回転数がゼロになったら、ステップＳ３１へ移行する。

ステップＳ３１では、ステップＳ３０の処理にて第１モータジェネレータMG1の回転数ゼロとなった時点で、ハイローブレーキHLBを締結し、ステップＳ３２へ移行する。

ステップＳ３２では、ステップＳ３１でのハイローブレーキHLBの締結により、「EV-Low-iVTモード」または「HEV-Low-iVTモード」から、「EV-Lowモード」または「HEV-Lowモード」へのモード遷移を実行し、リターンへ移行する。

［通常モード遷移制御による加速時の課題］
共線図上に４つ以上の入出力要素が配列される差動装置を有し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力部材をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを連結し、前記出力部材の外側要素と第２モータジェネレータの連結要素をクラッチ１で締結した「無段変速モード（High）」と、前記クラッチ１を解放し、別の要素をブレーキ２で固定した「無段変速モード（Low）」と、両モータジェネレータのどちらか一方の要素、または、別の要素のいずれかをブレーキ１で固定する「ローギヤ固定モード」を備えた駆動装置において、モード遷移時で、かつ、アクセル開度が大きいシーン（キックダウン）を考える。

まず、図８は「ローギヤ固定モード」と「無段変速モード（Low）」と「無段変速モード（High）」における入出力４要素のトルクの関係を表した共線図である。
「ローギヤ固定モード」においては、第２モータジェネレータMG2が正トルクを出すことで、エンジンINをアシストすることになり、第１モータジェネレータMG1が負のトルクを出すことでエンジン出力の一部を発電に回すことができる。
「無段変速モード（Low）」においては、基本的に第１モータジェネレータMG1が正トルク、第２モータジェネレータMG2が負トルクを出すことでエンジン出力が出力軸OUTに伝達される。
「無段変速モード（High）」においては、基本的に第１モータジェネレータMG1が負トルク、第２モータジェネレータMG2が正トルクを出すことでエンジン出力が出力軸OUTに伝達される。

よって、上記シーンでは、アクセル開度が大きいため、両モータジェネレータMG1,MG2は共にアシストトルクを加算するトルク制御を行うが、クラッチ・ブレーキの締結・解放を伴うモード遷移の場合、２つのモータジェネレータMG1,MG2のうち、少なくとも一方のモータジェネレータは、正トルクを出しながら回転数＝０（モード遷移条件）にしなければならない。

例えば、エンジンINの入力をその両外側の２要素に連結された第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2で支えることにより駆動力が出力される「無段変速モード（High）」から、「無段変速モード（Low）」へモード遷移する場合は、図７のフローチャートのステップＳ２４〜ステップＳ２８に示すように、第２モータジェネレータ回転数をゼロ→ブレーキ２の締結→クラッチ１の解放というシーケンス制御によりモード遷移が行われる。

また、「無段変速モード（Low）」から「ローギヤ固定モード」へモード遷移する場合は、図７のフローチャートのステップＳ２９〜ステップＳ３２に示すように、第１モータジェネレータ回転数をゼロ→ブレーキ１の締結というシーケンス制御によりモード遷移が行われる。

したがって、モード遷移時で、かつ、アクセル開度が大きいシーンで、両モータジェネレータMG1,MG2に対し、駆動力要求に応じたアシストトルクを加算するトルク制御を実行すると、「無段変速モード（High）」から、「無段変速モード（Low）」へのモード遷移の場合には、アシストトルクを加えた正トルクを出しながら第２モータジェネレータMG2の回転数をゼロにするというモード遷移条件を満足するまでに時間を要するし、また、「無段変速モード（Low）」から「ローギヤ固定モード」へモード遷移の場合には、アシストトルクを加えた正トルクを出しながら第１モータジェネレータMG1の回転数をゼロにするというモード遷移条件を満足するまでに時間を要し、滑らかなモード遷移および加速ができないという課題がある。

［加速対応モード遷移制御作用］
これに対し、実施例１にあっては、「無段変速モード（High）」から「無段変速モード（Low）」へのモード遷移時、または、「無段変速モード（Low）」から「ローギヤ固定モード」へモード遷移時であって、運転者加速要求が設定値以上であるとき、回転数をゼロにする側のモータジェネレータについてはアシストトルクの上乗せ無しとするトルク制御を行うことで、上記課題を解決した。

すなわち、「無段変速モード（High）」から「無段変速モード（Low）」へのモード遷移時であって、アクセル開度APが設定開度以上の場合、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７→ステップＳ８へと進む流れとなり、ステップＳ５において、第２モータジェネレータMG2のトルク指令値にはアシストトルクの上乗せ無しとし、ステップＳ６において、第２モータジェネレータMG2の回転数がゼロになるのを待ってローブレーキLBを締結し、ステップＳ７において、ハイクラッチHCを解放することで、「無段変速モード（High）」から「無段変速モード（Low）」へモード遷移される。

また、「無段変速モード（Low）」から「ローギヤ固定モード」へのモード遷移時であって、アクセル開度APが設定開度以上の場合、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ９→ステップＳ１０→ステップＳ１１→ステップＳ１２へと進む流れとなり、ステップＳ１０において、第１モータジェネレータMG1のトルク指令値にはアシストトルクの上乗せ無しとし、ステップＳ１１において、第１モータジェネレータMG1の回転数がゼロになるのを待ってハイローブレーキHLBを締結することで、「無段変速モード（Low）」から「ローギヤ固定モード」へモード遷移される。

ここで、図９に示す「無段変速モード（High）」から「無段変速モード（Low）」へモード遷移時で、かつ、アクセル開度がキックダウン域の開度であるシーンにおけるタイムチャートを用い、従来制御（＝両モータジェネレータMG1,MG2にアシストトルクを加えるトルク制御）と本発明のトルク制御とで比較する。
まず、従来制御の場合、t0の時点でモード遷移指令が出されると、両モータジェネレータMG1,MG2に対しアシストトルクを加算するトルク制御が行われることで、t3の時点になっても第２モータジェネレータMG2の回転数がゼロにならず、ローブレーキLBを締結してハイクラッチHCを解放するモード遷移が進行せず、従来制御の加速度特性に示すように、加速度の上昇勾配が緩やかで、滑らかな加速が得られていないことがわかる。

一方、本発明制御の場合、t0の時点でモード遷移指令が出されると、第１モータジェネレータMG1に対してはアシストトルクを加算するトルク制御が行われるが、第２モータジェネレータMG2に対してはアシストトルクの上乗せをゼロにするトルク制御が行われることで、t1の時点で第２モータジェネレータMG2の回転数がゼロになり、ローブレーキLBを締結してハイクラッチHCを解放するモード遷移が素早く行われ、本発明制御の加速度特性に示すように、t1時点移行は加速度が高い勾配で一気に上昇し、運転者の高い駆動力要求に合致した滑らかな加速が得られていることがわかる。なお、図９のハッチングで示す領域が従来制御に対する本発明制御の加速度増大代となる。

次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車のモード遷移制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 共線図上に４つ以上の入出力要素が配列される差動装置を有し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンＥからの入力を、他方に駆動系統への出力軸OUTをそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを連結した駆動力合成変速機TMを備えたハイブリッド車において、設定された複数の走行モードのうち、２つの走行モード間でのモード遷移において、第１モータジェネレータ回転数N1と第２モータジェネレータ回転数N2のうち、少なくとも一方の回転数をゼロにした後、摩擦締結要素の締結・解放を行う第１走行モードから第２走行モードへのモード遷移パターンを有し、運転者の加速要求を検出する運転者加速要求検出手段を設け、前記第１走行モードから第２走行モードへのモード遷移時であって、運転者加速要求が設定値以上であるとき、回転数をゼロにする側のモータジェネレータについてはアシストトルクの上乗せ無しとするトルク制御を行う加速対応モード遷移制御手段を設けたため、モータジェネレータ回転数ゼロを条件とするモード遷移時であって、かつ、運転者加速要求が大きいとき、滑らかなモード遷移および加速を達成することができる。

(2) 前記駆動力合成変速機TMは、２自由度３要素の第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3により構成され、前記第２遊星歯車PG2の共線図上で内側に配列される要素と前記第３遊星歯車PG3の共線図上で一端に配列される要素とを連結してエンジンＥを割り当て、前記第２遊星歯車PG2の共線図上で一端に配列される要素に第１モータジェネレータMG1を割り当て、前記第１遊星歯車PG1の共線図上で一端に配列される要素と前記第２遊星歯車PG2の共線図上で一端に配列される要素とを連結して第２モータジェネレータMG2を割り当て、前記第３遊星歯車PG3の共線図上で内側に配列される要素に出力軸OUTを割り当て、前記第１遊星歯車PG1の共線図上で他端に配列される要素と前記第３遊星歯車PG3の共線図上で他端に配列される要素とを第２回転メンバM2により連結し、前記第１遊星歯車PG1の共線図上で内側に配列される要素と変速機ケースTCとの間にローブレーキLBを設け、前記第２モータジェネレータMG2が割り当てられる要素と前記第２回転メンバM2との間にハイクラッチHCを設け、前記第１走行モードは、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結することで得られる「無段変速モード(High)」であり、前記第２走行モードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放することで得られる「無段変速モード(Low)」であり、前記加速対応モード遷移制御手段は、「無段変速モード(High)」から「無段変速モード(Low)」へのモード遷移時であって、運転者加速要求が設定値以上であるとき、前記第１モータジェネレータMG1にはアシストトルクを上乗せし、前記第２モータジェネレータMG2にはアシストトルクの上乗せ無しとするトルク制御を行うため、「無段変速モード(High)」から「無段変速モード(Low)」へのモード遷移時であって、かつ、運転者加速要求が大きいとき、滑らかなモード遷移および加速を達成することができる。

(3) 前記駆動力合成変速機TMは、第１モータジェネレータMG1と変速機ケースTCとの間に設けたハイローブレーキHLBを有し、前記第１走行モードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる「無段変速モード(Low)」であり、前記第２走行モードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られる「ローギヤ固定モード」であり、前記加速対応モード遷移制御手段は、「無段変速モード(Low)」から「ローギヤ固定モード」へのモード遷移時であって、運転者加速要求が設定値以上であるとき、前記第１モータジェネレータMG1にはアシストトルクの上乗せ無しとし、前記第２モータジェネレータMG2にはアシストトルクを上乗せするトルク制御を行うため、「無段変速モード(Low)」から「ローギヤ固定モード」へのモード遷移時であって、かつ、運転者加速要求が大きいとき、滑らかなモード遷移および加速を達成することができる。

(4) 前記運転者加速要求検出手段は、アクセル開度APを検出するアクセル開度センサ７であり、前記加速対応モード遷移制御手段は、「第１走行モード」から「第２走行モード」へのモード遷移時であって、アクセル開度APが設定開度以上であるとき、両モータジェネレータMG1,MG2に対するアシストトルク制御を行うため、運転者加速要求を既存のアクセル開度センサ７を用いて容易に検出することができる。

以上、本発明のハイブリッド車のモード遷移制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、運転者加速要求をアクセル開度により判断する例を示したが、例えば、アクセル開度変化速度を用いて判断したり、アクセル開度とアクセル開度変化速度とを組み合わせて判断するようにしても良い。

実施例１では、２つのモータジェネレータMG1,MG2のうち、一方のみの回転数をゼロにすることを条件とするモード遷移の例を示したが、両モータジェネレータMG1,MG2の回転数をゼロにすることを条件とするモード遷移にも適用することができる。

実施例１のハイブリッド車のモード遷移制御装置は、３つのシングルピニオン型遊星歯車により構成された差動装置を有する駆動力合成変速機の例を示したが、例えば、特開２００３−３２８０８号公報等に記載されているようにラビニョウ型遊星歯車により構成された差動装置を有する駆動力合成変速機にも適用することができるし、それ以外の差動装置であっても、モータジェネレータ回転数ゼロをモード遷移条件とする駆動力合成変速機を搭載したハイブリッド車には適用することができる。

実施例１のモード遷移制御装置が適用されたハイブリッド車の駆動系及び制御系を示す全体システム図である。 実施例１のハイブリッド車において電気自動車モードでの５つの走行モードをあらわす共線図である。 実施例１のハイブリッド車においてハイブリッド車モードでの５つの走行モードをあらわす共線図である。 実施例１のハイブリッド車において走行モードの選択に用いられる走行モードマップの一例を示す図である。 実施例１のハイブリッド車において「１０の走行モード」でのエンジン・エンジンクラッチ・モータジェネレータ・ローブレーキ・ハイクラッチ・ハイローブレーキの作動表である。 実施例１の統合コントローラにおいて実行される加速対応モード遷移制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の統合コントローラにおいて実行される通常のモード遷移制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 「ローギヤ固定モード」と「無段変速モード（Low）」と「無段変速モード（High）」における入出力４要素のトルクの関係を表す共線図である。 「無段変速モード（High）」から「無段変速モード（Low）」へモード遷移時で、かつ、アクセル開度がキックダウン域の開度であるシーンにおける加速度・モータジェネレータ回転数・モータジェネレータトルクの各特性を示す本発明制御と従来制御との比較タイムチャートである。

符号の説明

Ｅ エンジン
MG1 第１モータジェネレータ
MG2 第２モータジェネレータ
OUT 出力軸（出力部材）
PG1 第１遊星歯車
PG2 第２遊星歯車
PG3 第３遊星歯車
EC エンジンクラッチ
LB ローブレーキ
HC ハイクラッチ
HLB ハイローブレーキ
１ エンジンコントローラ
２ モータコントローラ
３ インバータ
４ バッテリ
５ 油圧制御装置
６ 統合コントローラ
７ アクセル開度センサ
８ 車速センサ
９ エンジン回転数センサ
１０ 第１モータジェネレータ回転数センサ
１１ 第２モータジェネレータ回転数センサ
１２ 第３リングギヤ回転数センサ

Claims (4)

1. 共線図上に４つ以上の入出力要素が配列される差動装置を有し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力部材をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結した駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車において、
   設定された複数の走行モードのうち、２つの走行モード間でのモード遷移において、第１モータジェネレータ回転数と第２モータジェネレータ回転数のうち、少なくとも一方の回転数をゼロにした後、摩擦締結要素の締結・解放を行う第１走行モードから第２走行モードへのモード遷移パターンを有し、
   運転者の加速要求を検出する運転者加速要求検出手段を設け、
   前記第１走行モードから第２走行モードへのモード遷移時であって、運転者加速要求が設定値以上であるとき、回転数をゼロにする側のモータジェネレータについてはアシストトルクの上乗せ無しとするトルク制御を行う加速対応モード遷移制御手段を設けたことを特徴とするハイブリッド車のモード遷移制御装置。
2. 請求項１に記載されたハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
   前記駆動力合成変速機は、２自由度３要素の第１差動装置と第２差動装置と第３差動装置により構成され、
   前記第２差動装置の共線図上で内側に配列される要素と前記第３差動装置の共線図上で一端に配列される要素とを連結してエンジンを割り当て、前記第２差動装置の共線図上で一端に配列される要素に第１モータジェネレータを割り当て、前記第１差動装置の共線図上で一端に配列される要素と前記第２差動装置の共線図上で一端に配列される要素とを連結して第２モータジェネレータを割り当て、前記第３差動装置の共線図上で内側に配列される要素に出力部材を割り当て、
   前記第１差動装置の共線図上で他端に配列される要素と前記第３差動装置の共線図上で他端に配列される要素とを直結要素により連結し、前記第１差動装置の共線図上で内側に配列される要素と変速機ケースとの間に第１摩擦締結要素を設け、前記第２モータジェネレータが割り当てられる要素と前記直結要素との間に第２摩擦締結要素を設け、
   前記第１走行モードは、第１摩擦締結要素を解放し、第２摩擦締結要素を締結することで得られるハイ側無段変速モードであり、
   前記第２走行モードは、第１摩擦締結要素を締結し、第２摩擦締結要素を解放することで得られるロー側無段変速モードであり、
   前記加速対応モード遷移制御手段は、ハイ側無段変速モードからロー側無段変速モードへのモード遷移時であって、運転者加速要求が設定値以上であるとき、前記第１モータジェネレータにはアシストトルクを上乗せし、前記第２モータジェネレータにはアシストトルクの上乗せ無しとするトルク制御を行うことを特徴とするハイブリッド車のモード遷移制御装置。
3. 請求項２に記載されたハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
   前記駆動力合成変速機は、第１モータジェネレータと変速機ケースとの間に設けた第３摩擦締結要素を有し、
   前記第１走行モードは、第１摩擦締結要素を締結し、第２摩擦締結要素を解放し、第３摩擦締結要素を解放することで得られるロー側無段変速モードであり、
   前記第２走行モードは、第１摩擦締結要素を締結し、第２摩擦締結要素を解放し、第３摩擦締結要素を締結することで得られるローギヤ固定モードであり、
   前記加速対応モード遷移制御手段は、ロー側無段変速モードからローギヤ固定モードへのモード遷移時であって、運転者加速要求が設定値以上であるとき、前記第１モータジェネレータにはアシストトルクの上乗せ無しとし、前記第２モータジェネレータにはアシストトルクを上乗せするトルク制御を行うことを特徴とするハイブリッド車のモード遷移制御装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載されたハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
   前記運転者加速要求検出手段は、アクセル開度を検出するアクセル開度センサであり、
   前記加速対応モード遷移制御手段は、第１走行モードから第２走行モードへのモード遷移時であって、アクセル開度が設定開度以上であるとき、両モータジェネレータに対するアシストトルク制御を行うことを特徴とするハイブリッド車のモード遷移制御装置。
   

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