JP2006015875A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンクラッチの締結状態に係わらず応答性の高い走行制御を達成可能なハイブリッド車両の制御装置を提供すること。
【解決手段】 エンジンと少なくとも１つのモータによる複数の動力源と、締結要素と、エンジンクラッチを有する差動歯車変速機とを備え、前記締結要素及び前記エンジンクラッチの締結・解放の組み合わせにより複数の走行モードを達成するハイブリッド車両の制御装置において、前記締結要素の解放により無段変速比を達成しつつ前記モータの駆動力のみで走行するときは、前記エンジンクラッチを解放すると共に、前記エンジンクラッチに接続された遊星歯車列の回転メンバの目標回転数を所定回転数以下として制御する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、ハイブリッド車の制御装置に関し、特にエンジンの動力伝達経路にクラッチを備えた構成に関する。

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（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３２８０８号公報

エンジンとエンジン入力要素との間にはエンジンクラッチが設けられ、走行モードに応じて締結・解放を行っている。第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータのみで走行するモードでは、エンジントルクを必要としない。このとき、エンジンクラッチを解放して走行すると、エンジンを使用するモードに遷移するためには、エンジン入力要素の回転数を一旦下げ、エンジンクラッチを締結してエンジン始動を行う必要がある。よって、エンジントルクによる駆動力を発生させるまでの応答性の悪化を招く虞がある。

また、応答性確保のためにエンジンクラッチを締結し、エンジン回転を極低回転状態で走行すると、路面勾配変化や段差などの影響で車両負荷が変動した場合、出力軸の回転数急変に伴い出力軸の慣性モーメントの影響でエンジンに路面からの反力がかかり、エンジンの回転が通常の回転方向と逆になる虞がある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、エンジンクラッチの締結状態に係わらず応答性の高い走行制御を達成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。

上記目的を達成するため、本発明では、エンジンと少なくとも１つのモータによる複数の動力源がそれぞれ回転要素に連結される遊星歯車列と、前記回転要素のいずれかに設けられ締結により固定変速比，解放により無段変速比を達成する締結要素と、前記エンジンと前記遊星歯車列との連結状態を切り換えるエンジンクラッチを有する差動歯車変速機と、を備え、前記締結要素及び前記エンジンクラッチの締結・解放の組み合わせにより複数の走行モードを達成するハイブリッド車両の制御装置において、前記締結要素の解放により無段変速比を達成しつつ前記モータの駆動力のみで走行するときは、前記エンジンクラッチを解放すると共に、前記エンジンクラッチに接続された遊星歯車列の回転メンバの目標回転数を所定回転数以下として制御した。

よって、モータの駆動力のみで走行している状態からエンジンの駆動力を用いて走行する状態に遷移する場合に、素早くエンジンクラッチを締結することが可能となり、運転者の要求に対する応答性を向上することができる。

以下、本発明のハイブリッド車の発電電力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の構成を説明する。
図１は実施例１の発電電力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の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（ジェネレータ）と、第２モータジェネレータMG2（モータジェネレータ）と、出力軸OUT（出力部材）と、これらの入出力要素Ｅ，MG1，MG2，OUTが連結される差動装置（第１遊星歯車PG1、第２遊星歯車PG2、第３遊星歯車PG3）と、選択された走行モードに応じて後述する油圧制御装置５からの制御油圧により締結・解放が制御される摩擦締結要素（ローブレーキLB、ハイクラッチHC、ハイローブレーキHLB）と、エンジンクラッチEC（第１クラッチ）と、モータジェネレータクラッチMGC（第２クラッチ）と、シリーズクラッチSC（第３クラッチ）と、を備えている。

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。

前記差動装置としての第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3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LB,HC,HLB,EC,SC,MGC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と第１オイルポンプOP1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、モータジェネレータクラッチMGCを介して第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。
なお、前記第１モータジェネレータMG1とは、シリーズクラッチSCを介して連結されている。

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４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及び図３の共線図に示すように、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４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、図２及び図３の共線図に示すように、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４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、図２及び図３の共線図に示すように、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。

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４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。

前記シリーズクラッチSCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図４の共線図上において、エンジンＥと第１モータジェネレータMG1とを連結する位置に配置され、締結によりエンジンＥと第１モータジェネレータMG1とを連結する。

前記モータジェネレータクラッチMGCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図４の共線図上において、第１モータジェネレータMG1と第２リングギヤR2を連結する位置に配置され、第１モータジェネレータMG1と第２リングギヤR2との締結解除を行う。

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、両オイルポンプOP1,OP2の少なくとも一方からの油圧供給を受け、統合コントローラ６からの油圧指令に基づいて、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、エンジンクラッチECと、シリーズクラッチSCと、モータジェネレータクラッチMGC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を締結し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGC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を解放し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結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を解放し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結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を解放し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結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を締結し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGC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５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５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。

さらに、シリーズクラッチSCとモータジェネレータクラッチMGCを採用したことに伴い、上記「１０の走行モード」に加え、図６に示すように、発進時等で選択されるシリーズローギヤ固定モード（以下、「S-Lowモード」という。）が追加される。この「S-Lowモード」は、ローブレーキLBとハイローブレーキHLBを締結し、エンジンクラッチECとハイクラッチHCとモータジェネレータクラッチMGCを解放し、シリーズクラッチSCを締結することで得られる。

つまり、上記「１０の走行モード」はパラレル型ハイブリッド車としての走行モードであるが、シリーズローギヤ固定モードである「S-Lowモード」については、エンジンＥと第１モータジェネレータMG1とを共線図から切り離し、エンジンＥにより第１モータジェネレータMG1を駆動して発電し、該第１モータジェネレータMG1による発電電力を受け入れて充電するバッテリ４と、該バッテリ４の充電電力を用いて第２モータジェネレータMG2を駆動するというシリーズ型ハイブリッド車としての走行モードを達成する。つまり、実施例１は、パラレルにシリーズを組み合わせたハイブリッド車両として構成される。

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６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６に示すON/OFF作動表にしたがって行われる。

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。

（EV-Low-iVT or EV-High-iVTモードへの遷移処理）
次に、他のモードからEV-Low-iVT or EV-High-iVTモードへの遷移処理について図７のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１０１では、他のモードからEV-Low-iVT or EV-High-iVTモードへの遷移が検出されたかどうかを判断し、検出されたときはステップ１０２へ進み、それ以外は本制御フローを終了する。
ステップ１０２では、遷移前の各クラッチ及びブレーキの締結状態に応じてEV-Low-iVT or EV-High-iVTモードに対応するクラッチ及びブレーキの締結・解放制御処理を実行する。
ステップ１０３では、第３回転メンバM3の回転数が０となるようにEV-Low-iVT or EV-High-iVTモードの走行制御を実行する。
ステップ１０４では、エンジンクラッチECにプリチャージを実行する。

すなわち、他のモードからEV-Low-iVTモード or EV-High-iVTモードへの遷移が検出されたときは、遷移前のクラッチ及びブレーキの締結状態に応じて適宜解放・締結し、出力軸トルクが変動しないよう第１モータジェネレータMG1及び第２モータジェネレータMG2のトルク制御を同時に実行する。次に、EV-Low-iVT or EV-High-iVTモードを達成する各クラッチ及びブレーキの締結状態が達成されると、第３回転メンバM3の回転数が０となるようにEV-Low-iVT or EV-High-iVT制御が実行される。このとき、同時にエンジンクラッチECにプリチャージ制御が実行され、次に要求される走行モードがHEVモードの場合に素早くエンジンクラッチECを締結できるように準備する。

図８は、EV-Low-iVT or EV-High-iVTモードからのHEVモードへの遷移を表すフローチャートである。
ステップ２０１では、EV-Low-iVT or EV-High-iVTモードからHEVモードへの遷移が検出されたかどうかを判断し、検出されたときはステップ２０２へ進み、それ以外は本制御フローを終了する。
ステップ２０２では、エンジンクラッチECの滑り制御を実行する。
ステップ２０３では、エンジン始動処理を実行する。
ステップ２０４では、エンジンが完爆したかどうかを判断し、完爆したときはステップ２０５へ進み、それ以外はステップ２０２〜ステップ２０３の処理を繰り返す。
ステップ２０５では、エンジンクラッチECを完全締結とする。

EV-Low-iVT or EV-High-iVTモードからHEVモードへの遷移が検出されると、エンジンEによる駆動トルクを用いて走行するため、エンジンEを始動し、エンジンクラッチECを締結する必要がある。そこで、エンジンクラッチECを滑り制御させることでエンジンEを始動し、エンジンEが完爆したときはエンジンクラッチECを完全締結することでHEVモードへの遷移が達成される。

上記制御処理について具体的なモード遷移例に基づいて説明する。図９はS-LowモードからEV-Low-iVTモードへ遷移し、更に、HEV-Low-iVTモードに遷移する状態を表すタイムチャートである。

S-Lowモードは図６の作動表に示すように、ローブレーキLB，ハイローブレーキHLB及びシリーズクラッチSCが締結されている。図１０はS-Lowモードにおける共線図である。時刻ｔ１において、S-LowモードからEV-Low-iVTモードへの遷移が開始されると、まずモータジェネレータクラッチMGCにプリチャージを行い、シリーズクラッチSCの締結トルクを締結ぎりぎりの容量まで低下させる。

時刻ｔ２において、ハイローブレーキHLBの締結容量を締結ぎりぎりの容量まで低下させ、同時にモータジェネレータクラッチMGCの締結容量を徐々に増大させ、シリーズクラッチSCの締結容量を徐々に減少させる。すなわち、S-LowモードからEV-Low-iVTモードに遷移する場合は、ハイローブレーキHLB及びシリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結する所謂掛けかえ制御を実行する。このとき、それぞれのクラッチ及びブレーキを急激に締結もしくは解放すると、インターロックが発生する虞があるため、これらの締結容量を徐々に変化させることでスムーズなトルク伝達経路の変更を実行する。

時刻ｔ３において、シリーズクラッチSCの締結容量が０になると、第１モータジェネレータMG1がトルクを発生できるようトルクスタンバイを開始する。

時刻ｔ４において、モータジェネレータクラッチMGCの締結容量が十分に確保されると、ハイローブレーキHLBの締結容量を徐々に減少させ、同時にエンジンクラッチECにプリチャージ圧を供給する。第１モータジェネレータMG1にはトルクスタンバイさせてあるため、ハイローブレーキHLBの締結容量が低下すると、第１モータジェネレータMG1は回転を開始する。また、エンジンクラッチECにはプリチャージ圧が供給されるため、次回の走行モードにおいてエンジンクラッチECの締結が必要な場合であっても、クラッチプレートのガタ詰めが完了しており、エンジンクラッチ締結圧の供給を開始した時点ですぐに締結制御を開始することができる。

時刻ｔ５において、完全に掛けかえ制御が終了し、EV-Low-iVTモードへの遷移が終了すると、次に第３回転メンバM3の回転数を０にする０制御が開始される。図９のタイムチャートに示すように第３回転メンバM3の回転数は、徐々に０になるように制御される。図１１はEV-Low-iVTモードにおけるM3の０制御が実行されているときの共線図である。

時刻ｔ６において、EV-Low-iVTモードからHEV-Low-iVTモードへの遷移が検出されると、エンジンクラッチECの滑り制御を開始し、第１及び第２モータジェネレータMG1，MG2の回転数制御及びトルク制御によってエンジンEを始動する。このとき、第３回転メンバM3の回転数は０に制御されており、エンジンEも回転数が０であるため、即座にエンジンクラッチ締結圧を供給しても締結ショックが発生する虞がない。尚、エンジン始動前のエンジンフリクションが大きい場合には、出力軸トルクの引きショックを発生する虞があるため、エンジンクラッチECの締結容量をエンジン始動可能な容量として滑り制御させエンジンEを始動しているが、即座に完全締結させてもよく、特に限定しない。

時刻ｔ７において、エンジンEの完爆が検出されると、エンジンクラッチECを完全締結状態とし、エンジンEの駆動力を用いて走行する。図１２はHEV-Low-iVTモードを表す共線図である。

基本的にEV-Low(High)-iVTモードでの走行では、変速比を自由に選択できるため、第３回転メンバM3の回転数はどの回転数であっても走行可能である。ただし、EVモードの走行時にエンジンの燃料噴射を停止している状態で、HEVモードへの遷移が発生した場合、エンジンEを始動するには、一旦第３回転メンバM3の回転数を０に戻し、エンジンクラッチECを締結し、第１及び第２モータジェネレータMG1，MG2の制御によってエンジンEを始動しなければならず、モード遷移がスムーズに達成できない虞がある。

この課題を解決する手段としては、下記に示す３つの手法が考えられる。

（手法１）
エンジンクラッチECを締結したままエンジンの回転数を考慮せずにエンジンの燃料噴射を停止し、第３回転メンバM3の回転数をアイドル回転数以上の回転数で走行する。
しかしながら、エンジンEは、大きなフリクションを持っており、燃料噴射を停止した状態では、エンジンEのフリクション分もバッテリ電力を用いて回転させるため損失が大きい。バッテリの出力可能な電力にも限界があり、エンジンのフリクション損失分、燃費の悪化や実現可能な駆動力が低下する。また、燃料噴射を行わず燃焼を行っていないエンジンEを長時間回転させ続けると、排気を還元する触媒に冷えた酸素を大量に送り続けることになり、触媒が活性化しにくくなり、再度燃料噴射を行った場合、排気性能が低下する。
すなわち、手法１では好ましい駆動状態を得ることは困難である。

（手法２）
エンジンクラッチECを締結したままエンジンの回転数を考慮せずにエンジンの燃料噴射を停止し、第３回転メンバM3の回転数をアイドル回転数以下の回転数で走行する。
確かに、エンジンフリクション損失を低下させることが可能となるため、手法１よりはエネルギー効率を改善することができる。ただし、エンジンEを低回転で回し続けるため、ピストン内の空気の圧縮・膨張の繰り返しによるトルク変動が発生し、車両挙動へ跳ね返る虞がある。また、手法１と同様排気性能に与える影響は改善されない。
すなわち、手法２においても好ましい駆動状態を得ることは困難である。

（手法３）
エンジンクラッチECを締結したままエンジンの回転数を考慮せずにエンジンの燃料噴射を停止し、第３回転メンバM3の回転数を０にして走行する。
エンジンが回転していないため、損失は少なく、燃費的には良好である。しかしながら、出力軸トルクからのトルク入力（車軸ロック、路面負荷の変動等）入力軸側の負荷状態が急変した場合などには、エンジンEが逆回転し、未燃ガスの吹き戻し、各種ポンプの逆転、コンプレッサー等の補記類の逆転による不具合が発生する虞がある。また、第１及び第２モータジェネレータMG1，MG2の発生したトルクの位相ずれ等の影響により、エンジンが極低回転で正回転で回った場合などにも、手法２で説明したようにピストンの圧縮・膨張に伴うエンジンフリクションが変動し、車両挙動に影響が出る虞がある。
すなわち、手法３においても好ましい駆動状態を得ることは困難である。

よって、本実施例１では、エンジンEの燃料噴射を停止し、エンジンクラッチECを完全に解放した状態で、第３回転メンバM3の回転数が０となるような変速比によりEV-Low-iVTもしくはEV-High-iVTモードによる走行を行うこととした。また、エンジンクラッチECにはプリチャージしておくことで、HEVモードへの遷移に伴いエンジン再始動要求がでた場合でも、第３回転メンバM3は０回転であるため、すぐに締結圧を供給することが可能となり、第３回転メンバM3の回転数を下げるのに要する時間を短縮すると共に、エンジンクラッチECのプリチャージに必要な時間を短縮することができる。

尚、エンジンクラッチECのプリチャージ圧は、クラッチプレートのガタ詰めを達成するために行われるが、エンジンフリクション等よりも低い締結容量であれば上記手法１〜３で述べた問題は発生しないため、プリチャージ圧よりも高めの圧を供給してもよい。

また、第３回転メンバM3の回転数を０となるような変速比に制御しているが、エンジンクラッチECに締結容量が発生していないため、若干の第３回転メンバM3の回転変動は他の要素に影響を与えない。また、エンジン始動時には、必ずしも第３回転メンバM3の回転数が０でなくとも、エンジンクラッチECの締結制御によって有る程度の回転数差があってもエンジン回転数を引き上げることが可能である。このことから、有る程度の回転数変動幅を設定し、この変動幅内で制御することで、変速比の領域を広げるよう制御しても良い。

次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車両の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)ハイブリッド車両の制御装置において、EV-Low-iVTモードもしくはEV-High-iVTモードで走行するときは、エンジンクラッチECを解放すると共に、エンジンクラッチECに接続された遊星歯車列の第３回転メンバM3の回転数が０となるように制御する。よって、EVモードからHEVモードに遷移する場合に、素早くエンジンクラッチECを締結することが可能となり、運転者の要求に対する応答性を向上することができる。

(2)エンジンクラッチECの解放時は、クラッチプレートのガタ詰め可能なプリチャージ圧を供給するため、HEVモードへの遷移時に素早く締結圧を発生させることが可能となり、更に応答性を向上することができる。尚、エンジンクラッチECの解放時における締結容量を、エンジンのフリクション以下の締結容量としてもよい。これにより、更に応答性の向上を図ることができる。

以上、本発明のハイブリッド車の発電電力制御装置を実施例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。例えば、実施例１では、第３回転メンバM3の回転数が０となるように制御したが、エンジン始動が可能な回転数範囲内であればよい。この回転数範囲内で制御することで、EV-Low-iVTもしくはEV-High-iVTモードで走行する際に取ることが可能な変速比の領域を広げることができる。ただし、第３回転メンバM3が負回転となる領域については除外することが望ましいが特に限定しない。

実施例１のハイブリッド車両の制御装置は、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し、パラレル走行モードとシリーズ走行モードとが選択可能なハイブリッド差動装置の例を示したが、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し、パラレル走行モードとシリーズ走行モードとが選択可能なハイブリッド差動装置に適用することもできる。さらに、シリーズ走行モードのみを持つシリーズ型ハイブリッド車にも適用することができる。

実施例１のハイブリッド車両を示す全体システム図である。 実施例１のハイブリッド車両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のハイブリッド車両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のハイブリッド車両において各係合要素との関係を示す共線図である。 実施例１のハイブリッド車両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のハイブリッド車両において「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・シリーズクラッチ・モータジェネレータクラッチの作動表である。 実施例１のEV-iVTモードへの遷移処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１のEV-iVTモードからHEVモードへの遷移処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１のS-LowモードからEV-Low-iVTモード及びHEV-Low-iVTモードへ遷移する状態を表すタイムチャートである。 実施例１のS-Lowモードを表す共線図である。 実施例１のEV-Low-iVTモードを表す共線図である。 実施例１のHEV-Low-iVTモードを表す共線図である。

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
LB ローブレーキ
HC ハイクラッチ
HLB ハイローブレーキ
EC エンジンクラッチ
MGC モータジェネレータクラッチ
SC シリーズクラッチ
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 (5)

1. エンジンと少なくとも１つのモータによる複数の動力源がそれぞれ回転要素に連結される遊星歯車列と、
   前記回転要素のいずれかに設けられ締結により固定変速比，解放により無段変速比を達成する締結要素と、
   前記エンジンと前記遊星歯車列との連結状態を切り換えるエンジンクラッチを有する差動歯車変速機と、
   を備え、
   前記締結要素及び前記エンジンクラッチの締結・解放の組み合わせにより複数の走行モードを達成するハイブリッド車両の制御装置において、
   前記締結要素の解放により無段変速比を達成しつつ前記モータの駆動力のみで走行するときは、前記エンジンクラッチを解放すると共に、前記エンジンクラッチに接続された遊星歯車列の回転メンバの目標回転数を所定回転数以下として制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記回転メンバの目標回転数をゼロとしたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記エンジンクラッチの解放時における締結容量を、エンジンのフリクション以下の締結容量としたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
4. 請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記エンジンクラッチの解放時は、クラッチプレートのガタ詰め可能なプリチャージ圧を供給することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   差動装置は、共線図上に４つ以上の入出力要素が配列され、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ものであり、
   前記エンジンと差動装置のエンジン入力要素との間にエンジンクラッチを設け、前記第１モータジェネレータと前記差動装置の第１モータジェネレータ入力要素との間に第２クラッチを設け、前記エンジンと前記第１モータジェネレータとの間に第３クラッチを設け、前記第１モータジェネレータ入力要素とケースとの間にブレーキを設けたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

Images