JP2006347311A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクショックを抑えつつ、モード遷移に要する時間を短縮する。
【解決手段】 走行モード遷移マップにおいては、モータジェネレータ３、４の駆動力のみで走行するＥＶ領域と、ＥＶ領域に隣接し、モータジェネレータ３、４の駆動力のみでかつ固定変速比で走行するＥＶ−ＬＢ領域が設定され、ＥＶ領域には、ＥＶ−ＬＢ領域との境界に沿って準備変速領域１が設定されている。コントローラ２０は、走行モード遷移マップを参照して、車両の現在の運転点がＥＶ領域にあるときはローブレーキＬＢ及びエンジンクラッチＥＣを解放し、ＥＶ−ＬＢ領域にあるときはエンジンクラッチＥＣを解放するとともにローブレーキＬＢを締結する。また、車両の現在の運転点が準備変速領域１にあるときは、リングギヤＲ２の回転速度がゼロに近づくようにモータジェネレータ３、４を回転速度制御する準備変速を行う。
【選択図】 図５

Description

本発明は、駆動力源としてエンジンとモータを備えたハイブリッド車両に関する。

特許文献１は、２自由度の差動機構の５つの回転要素に、エンジン、第１及び第２のモータジェネレータ、駆動輪に駆動力を出力する出力ギヤ、ブレーキを接続して無段変速を行う機構（以下、「Ｅ−ｉＶＴ」という）を開示している。

ブレーキを解放した状態で走行する走行モードでは、エンジン、第１及び第２のモータジェネレータの回転速度を制御することで無段変速を実現することができ、ブレーキを締結した状態で走行する走行モードでは、エンジンの回転速度と出力ギヤの回転速度である変速比が一定になる固定変速比を実現することができる。

また、エンジンと差動機構の間にエンジンクラッチが介装されており、このエンジンクラッチの締結状態を切り換えることで、エンジンの動力に頼らず第１及び第２のモータの動力のみで走行する走行モード、第１及び第２のモータの動力に加えエンジンの動力も利用して走行することができる走行モードを切り換えることができる。

これらの走行モードの遷移は車両の運転点（駆動力指令及び車速）に応じて行われる。
特開２００３−３２８０８公報

上記構成のハイブリッド車両においては、ブレーキ、エンジンクラッチ等の摩擦要素を解放した走行モードから摩擦要素を締結した走行モードに遷移する場合、モード遷移前後で摩擦要素を締結する必要がある。

しかしながら、モード遷移前後で摩擦要素を締結する場合、第１及び第２のモータジェネレータの回転速度を制御して摩擦要素における回転速度差をゼロに近づける必要があり、モード遷移に時間を要するという問題があった。摩擦要素における回転速度差がゼロになる前に摩擦要素を締結すれば走行モードの遷移は可能であるが、摩擦要素締結時に回転速度差に起因するトルクショックが発生し、運転者に違和感を与えてしまう。

図１３は、従来技術において、エンジンクラッチを解放して走行する走行モード（ＥＶモード）からエンジンクラッチを締結して走行する走行モード（Ｅ−ｉＶＴモード）に遷移するときの様子を示したタイムチャートである。走行モード遷移指令が出されても、エンジンクラッチにおける回転速度差（エンジン回転速度と差動機構の入力軸回転速度の差）がゼロになるまでには時間を要し、その分だけ走行モードの遷移が遅延する。

また、ＥＶモードからＥ−ｉＶＴモードへの遷移時は、エンジンの始動（モータジェネレータの駆動力を利用したクランキング）とエンジンクラッチにおける回転速度差を縮小するためのモータジェネレータの回転速度制御が同じ時期に行われるので、バッテリＳＯＣが不足する傾向にあり、バッテリＳＯＣ不足した場合、エンジンクラッチにおける回転速度差がゼロになるまでの時間が伸びて走行モードの遷移がさらに遅延し、また、エンジンの始動用モータトルクが不足して始動後のエンジントルクが変動し、これによってトルクショックが発生する可能性もある。

本発明は、かかる従来技術の技術的課題を鑑みてなされたもので、トルクショックを抑えつつ、モード遷移に要する時間を短縮することを目的とする。

本発明の一態様によれば、ハイブリッド車両は、共線図上に配置された少なくとも第１から第５の回転要素を有する２自由度の差動機構と、第１の回転要素にクラッチを介して接続されるエンジンと、第２の回転要素に接続されて駆動輪に駆動力を出力する出力ギヤと、第３の回転要素に接続される第１のモータと、第４の回転要素に接続される第２のモータと、第５の回転要素を制動するためのブレーキと、第１及び第２のモータとの間で電力の受渡しをするバッテリを備え、ブレーキ解放時はエンジン、第１及び第２のモータの少なくともひとつの回転速度を制御することでエンジンの回転速度と出力ギヤの回転速度の比である変速比を無段階に変更することができ、ブレーキ締結時は変速比が固定される。

そして、第１及び第２のモータの駆動力のみで走行する第１の領域と、第１の領域に隣接し、第１及び第２のモータの駆動力のみでかつ固定変速比で走行する第２の領域とを含み、第１の領域には、第２の領域との境界に沿って第１の準備変速領域が設けられている走行モード遷移マップを備え、走行モード遷移マップを参照して、車両の現在の運転点が第１の領域にあるときはブレーキ及びクラッチを解放し、第２の領域にあるときはクラッチを解放するとともにブレーキを締結する。また、走行モード遷移マップを参照して、車両の現在の運転点が第１の準備変速領域にあるときは、第５の回転要素の回転速度がゼロに近づくよう第１及び第２のモータを回転速度制御する。

また、本発明の別の態様によれば、ハイブリッド車両は、共線図上に配置された少なくとも第１から第４の回転要素を有する２自由度の差動機構と、第１の回転要素にクラッチを介して接続されるエンジンと、第２の回転要素に接続されて駆動輪に駆動力を出力する出力ギヤと、第３の回転要素に接続される第１のモータと、第４の回転要素に接続される第２のモータと、第１及び第２のモータとの間で電力の受渡しをするバッテリを備え、エンジン、第１及び第２のモータの少なくともひとつの回転速度を制御することでエンジンの回転速度と前記出力ギヤの回転速度の比である変速比を無段階に変更することができる。

そして、第１及び第２のモータの駆動力のみで走行する第１の領域と、第１の領域に隣接し、エンジンの駆動力を利用して走行する第３の領域とを含み、第１の領域には、第３の領域との境界に沿って第２の準備変速領域が設けられている走行モード遷移マップを備え、走行モード遷移マップを参照して、車両の現在の運転点が第１の領域にあるときはクラッチを解放し、第３の領域にあるときはエンジンを始動し、クラッチを締結する。また、走行モード遷移マップを参照して、車両の現在の運転点が第２の準備変速領域にあるときは、第１の回転要素の回転速度がエンジンの始動後の回転速度に近づくよう第１及び第２のモータを回転速度制御する。

本発明の一態様によれば、走行モードが第１の領域のモードから第２の領域のモードに遷移するときには、準備変速によって第５の回転要素の回転速度がゼロに近づき、ブレーキにおける回転速度差がなくなっているので、ブレーキ締結時にトルクショックを生じることなく、ブレーキを直ちに締結して第２の領域のモードに速やかに移行することができる。

同様に、本発明の別の態様によれば、走行モードが第１の領域のモードから第３の領域のモードに遷移するときには、準備変速によって第１の回転要素がエンジンの始動後の回転速度に近づいているので、クラッチ締結時にトルクショックを生じることなく、クラッチを直ちに締結して第３の領域のモードに速やかに移行することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

図１は本発明に係るハイブリッド車両の概略構成を示したものである。ハイブリッド車両は差動機構１を備え、エンジン２、第１モータジェネレータ３（図中ＭＧ１、第１のモータ）、第２モータジェネレータ４（図中ＭＧ２、第２のモータ）の動力が差動機構１を介して、図示しない駆動輪に伝達される。第１モータジェネレータ３は第２モータジェネレータ４の内側に配置されており、第１モータジェネレータ３と第２モータジェネレータ４はステータを共有する同軸多層モータである。

差動機構１は、第１遊星歯車列６と第２遊星歯車列７と組み合せたラビニョウ型の遊星歯車機構である。第１遊星歯車列６のピニオンＰ１と第２遊星歯車列７のピニオンＰ２は噛み合っており、かつ、共通のキャリヤＣ（第２の回転要素）によって回転自在に支持されている。

エンジン２は、油圧多板クラッチで構成されるエンジンクラッチＥＣを介して第１遊星歯車列６のリングギヤＲ１（第１の回転要素）に接続されている。第１モータジェネレータ３（正確には第１モータジェネレータ３のロータ）は第２遊星歯車列７のサンギヤＳ２（第３の回転要素）に接続されている。第２モータジェネレータ４（正確には第２モータジェネレータ４のロータ）は第１遊星歯車列６のサンギヤＳ１（第４の回転要素）に接続されている。

共通のキャリヤＣには出力ギヤ１２が接続されており、出力ギヤ１２に伝達される動力は、ギヤ１３、１４、デファレンシャルギヤ１５、ドライブシャフト１６を介して図示しない駆動輪に伝達される。

第２遊星歯車列７のリングギヤＲ２（第５の回転要素）にはローブレーキＬＢが設けられている。ローブレーキＬＢは油圧多板クラッチで構成され、締結されるとリングギヤＲ２の回転を阻止し、差動機構１の変速比（エンジン２の回転速度と出力ギヤ１２の回転速度の比）を所定のロー変速比に固定する。

エンジンクラッチＥＣ、ローブレーキＬＢへの油圧の供給は油圧回路１７によって制御され、エンジンクラッチＥＣ、ローブレーキＬＢの締結状態は油圧回路１７を介してコントローラ２０により制御される。

エンジン２、第１モータジェネレータ３及び第２モータジェネレータ４の回転速度とトルクは、コントローラ２０によって制御される。これらの動力源の回転速度を制御することにより、ローブレーキＬＢを解放した状態では、差動機構１の変速比を無段階に制御することができる。なお、第１モータジェネレータ３及び第２モータジェネレータ４の回転速度とトルクの制御はインバータ２１を介して行われ、インバータ２１にはバッテリ２２が接続されている。

図２は差動機構１の共線図である。共線図は各回転要素の回転速度を縦軸に表し、各回転要素間のギヤ比の関係を横軸に表したものであり、エンジン２が接続されるリングギヤＲ１、第１モータジェネレータ３が接続されるサンギヤＳ２、第２モータジェネレータ４が接続されるサンギヤＳ１、出力ギヤ１２が接続されるキャリヤＣ、ローブレーキＬＢが設けられるリングギヤＲ２を共線図上に表すと、これらの回転要素は一直線（レバー）上に並ぶ。

ローブレーキＬＢを解放した状態では、いずれか２つの回転要素の回転速度が決まれば残りの回転要素の回転速度が決まるため、差動機構１の自由度は２であり、差動機構１の変速比を無段階に設定することができる。一方、ローブレーキＬＢを締結した状態での共線図は図３に示すようになり、この状態では差動機構１の変速比はロー側に固定される。

コントローラ２０には、図示しないセンサから、エンジン２、第１モータジェネレータ３及び第２モータジェネレータ４の回転速度、アクセルペダルの操作量、バッテリ２２の充電状態、車速等の車両の運転状態を示す信号が入力され、コントローラ２０は車両の運転状態に応じて走行モードを切り換え、アクセルペダルの操作量、車速等に応じて設定される駆動力指令が実現されるよう、エンジン２、第１モータジェネレータ３及び第２モータジェネレータ４のトルク、回転速度を制御する。

走行モードは、駆動力指令と車速で決まる車両の運転点に基づき、コントローラ２０内のメモリに記憶されている走行モード遷移マップを参照して決定される。走行モード遷移マップは、図４に示すように、複数の領域に分けられている。

各走行モードについて説明すると、ＥＶ領域（第１の領域）で選択されるＥＶモードは、ローブレーキＬＢ、エンジンクラッチＥＣを共に解放し、モータジェネレータ３、４の動力のみで走行するモードであり、後進時や低負荷中速走行時のほか、モータジェネレータ３、４を回生動作させるときにも用いられる。

ＥＶ−ＬＢ領域（第２の領域）で選択されるＥＶ−ＬＢモードは、ローブレーキＬＢを締結して差動機構１の変速比をロー側に固定すると共にエンジンクラッチＥＣを解放し、モータジェネレータ３、４の動力のみで走行するモードであり、主に発進加速時に用いられる。

Ｅ−ｉＶＴ領域（第３の領域）で選択されるＥ−ｉＶＴモードは、ローブレーキＬＢを解放してエンジンクラッチＥＣを締結し、エンジン２、モータジェネレータ３、４の動力で走行するモードであり、主に、高速走行時に用いられる。

ＬＢ領域（第４の領域）で選択されるＬＢモードは、ローブレーキＬＢを締結して差動機構１の変速比をロー側に固定すると共にエンジンクラッチＥＣを締結し、エンジン２、モータジェネレータ３、４の動力で走行するモードであり、主に、低車速で大駆動力が要求されるときに用いられる。

ここで、走行モードをＥＶモードからＥ−ｉＶＴモードあるいはＥＶ−ＬＢモードに遷移する場合は、エンジンクラッチＥＣ、ローブレーキＬＢといった摩擦要素を締結する必要がある。しかしながら、これらの摩擦要素をトルクショックを発生させることなく締結するためには、摩擦要素における回転速度差をゼロにしておく必要があり、走行モードの遷移が判断されてから摩擦要素における回転速度差をゼロに近づけるようにモータジェネレータ３、４の回転速度を制御していたのでは、走行モードの遷移が遅れてしまう。

そこで、本発明に係るハイブリッド車両では、ＥＶ領域のうち駆動力指令が正側の領域Ｘにおいて、Ｅ−ｉＶＴ領域、ＥＶ−ＬＢ領域と隣接する部分に帯状の準備変速領域を設け、車両の運転点がこの準備変速領域にあるときは、モード遷移時に摩擦要素における回転速度差がゼロになるように準備変速を行う。

図５は領域Ｘを拡大したものである。領域ＸのうちＥＶ−ＬＢ領域と隣接する部分に帯状の準備変速領域１が設定され、Ｅ−ｉＶＴ領域と隣接する部分に帯状の準備変速領域２がＬ字状に設定されている。準備変速領域１と準備変速領域２は領域Ｘの低車速側かつ高駆動力指令側において重なっており、以下の説明では、このいずれの準備変速領域にも属する領域を「重複領域」と称する。

車両の運転点がＥＶ−ＬＢ領域に近い準備変速領域１（重複領域除く）にあるときは、走行モードがＥＶモードからＥＶ−ＬＢモードに遷移する可能性が高いことから、図６Ａに示すように、ＥＶ−ＬＢモードに遷移するための準備変速を行う。

すなわち、リングギヤＲ２の回転速度をゼロに近づけ、ローブレーキＬＢにおける回転速度差をゼロに近づけるよう、モータジェネレータ３、４の回転速度を制御する。これにより、走行モードがＥＶモードからＥＶ−ＬＢモードに遷移するときには、ローブレーキＬＢにおける回転速度差は既にゼロになっており、ローブレーキＬＢを直ちに締結してＥＶ−ＬＢモードに速やかに移行することができる。回転速度差がゼロなので締結時にトルクショックが発生することもない。

一方、車両の運転点が、Ｅ−ｉＶＴモードに近い準備変速領域２（重複領域除く）にあるときは、走行モードがＥＶモードからＥ−ｉＶＴモードに遷移する可能性が高いことから、図６Ｂに示すように、Ｅ−ｉＶＴモードに遷移するための準備変速を行う。

すなわち、リングギヤＲ１の回転速度がエンジン２の始動後の回転速度(例えばエンジン２のアイドル回転速度）に近づくようモータジェネレータ３、４の回転速度を制御する。この準備変速を行うことにより、エンジン２を始動すれば、エンジンクラッチＥＣにおける回転速度差はなくなり、エンジンクラッチＥＣを直ちに締結してＥ−ｉＶＴモードに速やかに遷移することができる。しかも、エンジン２の始動と、リングギヤＲ１の回転速度をエンジン２の始動後の回転速度に近づけるためのモータジェネレータ３、４の回転速度が同時に行われることがないので、バッテリＳＯＣ不足による遷移の遅延や、始動直後にエンジン２のトルクが変動することによるトルクショックも回避することができる。

重複領域においては、Ｅ−ｉＶＴモードに遷移するための準備変速、ＥＶ−ＬＢモードに遷移するための準備変速のいずれを行うかが問題になるが、以下の手順により行う準備変速を決定する。

図７に示すように、準備変速領域１（重複領域除く）を経由して重複領域に進入した場合は、Ｅ−ｉＶＴモードに遷移するための準備変速を行う。これは、準備変速領域１に進入したものの、その後、車速はあまり変化せず駆動力指令だけが増加傾向にあるので、領域Ｘの駆動力増大側に位置するＥ−ｉＶＴモードに遷移する可能性が高いと考えられるからである。これに対し、準備変速領域２（重複領域除く）を経由して重複領域に進入した場合は、ＥＶ−ＬＢモードに遷移するための準備変速を行う。これは、準備変速領域１を経由した場合とは逆に、準備変速領域２に進入したものの、その後、駆動力指令はあまり変化せず車速だけが減少傾向にあるので、領域Ｘの車速減少側に位置するＥＶ−ＬＢモードに遷移する可能性が高いと考えられるからである。

また、図８に示すように、準備変速領域１、２（重複領域除く）を経由せずに重複領域に直接進入した場合は、運転点がＥ−ｉＶＴ領域、ＥＶ−ＬＢ領域のいずれに近いかを判断し、Ｅ−ｉＶＴ領域に近い場合はＥ−ｉＶＴモードに遷移するための準備変速を行い、ＥＶ−ＬＢ領域に近い場合はＥＶ−ＬＢモードに遷移するための準備変速を行う。

運転点が２つの領域の中間に位置するときは、いずれの領域に進入するかの予測がつかないので、Ｅ−ｉＶＴモードに遷移するための準備変速を行うときの変速比とＥＶ−ＬＢモードに遷移するための準備変速を行うときの中間の変速比となるようモータジェネレータ３、４を回転速度制御し、いずれの領域に進んでもそれ程遅れなくモード遷移が行えるよう準備変速を行う。

ここで、準備変速領域１、２は、図９に示すように、バッテリ２２の充電状態ＳＯＣ（ないし充電量）に応じて可変に設定される。これは、ＳＯＣが大きく余裕があるときは準備変速領域１、２の幅を拡大し、準備変速を時間をかけて行うようにし、モータジェネレータ３、４の回転速度が急激に変化することによる違和感を低減するためである。逆に、ＳＯＣが小さく余裕がないときは、準備変速途中でＳＯＣ不足となって準備変速を完了できなくなるのを回避するために、準備変速領域１、２の領域を狭め、準備変速を速やかに完了するようにする。

具体的には、準備変速領域１の車速側を規定する値ＶｓｐＬｂは、次式（１）により演算される。

ＶｓｐＬｂ＝（ＳＯＣ−基準ＳＯＣ）／（ｄＴｌｂ／タイヤ径）×デフ比×タイヤ径＋基準車速１
・・・（１）
基準ＳＯＣは、例えば、２０ｋＷバッテリであれば１５〜１６ｋＷに設定され、基準車速１は、ＥＶ−ＬＢ領域と領域Ｘの境界に対応する車速よりも高車速側の値に設定される。

ｄＴｌｂは、エンジン２をクランキングして始動し、かつ、リングギヤＲ１の回転速度をエンジン２の始動後の回転速度に近づけるのに必要なトルクであり、次式（２）により演算される。

ｄＴｅｃ＝Ｊ×（ＩＮＰ＿Ｒｅｖ−ＥＶ＿ＥＣ＿Ｒｅｖ）／変速所要時間＋エンジン始動トルク ・・・（２）
Ｊはモータジェネレータ３、４を回転速度制御する際に連れ回る部分のイナーシャであり、変速所要時間は所望の変速時間（例えば、１秒程度）である。ＩＮＰ＿ＲｅｖはエンジンクラッチＥＣの入力側回転速度、すなわち、エンジン２の始動後の回転速度（アイドル時の回転速度）であり、ＥＶ＿ＥＣ＿ＲｅｖはエンジンクラッチＥＣの出力側回転速度、すなわち現在のリングギヤＲ１の回転速度である。

エンジンクラッチＥＣの出力側回転速度ＥＶ＿ＥＣ＿Ｒｅｖは、モータジェネレータ３の回転速度Ｎ１、モータジェネレータ４の回転速度Ｎ２、サンギヤＳ２とリングギヤＲ２の歯数の比の逆数α、サンギヤＳ１とリングギヤＲ１の歯数の比の逆数βに基づき、次式（３）により演算することができる。

ＥＶ＿ＥＣ＿Ｒｅｖ＝（（Ｎ１−Ｎ２）／（α＋１＋β））（１＋β）＋Ｎ２ ・・・（３）
また、準備変速領域２のうち、Ｅ−ｉＶＴ領域と領域Ｘの高車速側の境界と平行に延びる部分の車速小側を規定する値ＶｓｐＥｉＶＴは、次式（４）により演算される。

ＶｓｐＥｉＶＴ＝基準車速２−（ＳＯＣ−基準ＳＯＣ）／（ｄＴｅｃ／タイヤ径）×デフ比×タイヤ径
・・・（４）
基準車速２はＥ−ｉＶＴ領域と領域Ｘの境界に対応する車速よりも低速側に設定される値である。

また、準備変速領域２のうち、Ｅ−ｉＶＴ領域と領域Ｘの駆動力大側の境界と平行に延びる部分の駆動力小側を規定する値Ｆｄｒｖ１、Ｆｄｒｖ２は、次式（５）により演算される。

Ｆｄｒｖ１＝Ｆｄｒｖ２＝基準駆動力−（ＳＯＣ−基準ＳＯＣ）／定数
・・・（５）
基準駆動力はＥ−ｉＶＴ領域と領域Ｘの駆動力大側の境界に対応する駆動力よりも小さな値であり、定数は実験などに応じて適宜設定される値である。なお、ここではＦｄｒｖ１、Ｆｄｒｖ２を同じ値に設定しているが、異なる値に設定しても良い。

図１０は走行モードがＥＶモードにあるときの走行モード遷移制御の内容を示したフローチャートであり、コントローラ２０において所定時間毎（例えば、１０ｍｓｅｃ毎）に実行される。

これを参照しながら走行モード遷移制御について説明すると、まず、ステップＳ１では、現在の走行モードがＥＶモードであるかどうかを判断する。ＥＶモードでないときはそのまま処理を終了し、ＥＶモードであるときはステップＳ２に進む。

次のステップＳ２、Ｓ３では、駆動力指令と車速を読み込む。駆動力指令は車速とアクセル操作量に基づき、所定の駆動力指令マップを参照して設定される値であり、運転者が要求する駆動力を表している。

ステップＳ４では、駆動力指令と車速から決まる車両の運転点に基づき、図４に示した走行モード遷移マップを参照して現在要求されている走行モード（要求モード）を検索する。

ステップＳ５では、要求モードがＬＢモードであるかどうかを判断し、ＬＢモードである場合はステップＳ６に進んで要求モードをＥＶ−ＬＢモードに上書きする。これは、走行モードをＥＶモードからＬＢモードに遷移するには、ローブレーキＬＢとエンジンクラッチＥＣの両方を締結する必要があるが、ローブレーキＬＢにおける回転速度とエンジンクラッチＥＣにおける回転速度を同時にゼロにすることはできないため、図１１に示すように、ＥＶモードからＬＢモードへの直接遷移を禁止するためである。ステップＳ６では、要求モードをＥＶ−ＬＢモードに上書きすることで、ローブレーキＬＢの締結をエンジンクラッチＥＣの締結に優先して行うようにしている。

ステップＳ７では、要求モードがＥＶモードかどうかを判断し、ＥＶモードであればステップＳ８に進み、そうでない場合はステップＳ９に進む。ステップＳ８では、図１２に示すＥＶモード内変速制御を行い、将来の走行モード遷移が予想される状況では準備変速を行う。これについては後述する。

ステップＳ９では、要求モードがＥ−ｉＶＴモードであるかどうかを判断する。Ｅ−ｉＶＴモードであるときは、ステップＳ１０に進んで走行モードをＥ−ｉＶＴモードに遷移する。具体的には、エンジン２を始動し、エンジンクラッチＥＣにおける回転速度があるときは回転速度差を縮小するためにモータジェネレータ３、４の回転速度制御を行い、エンジンクラッチＥＣにおける回転速度がなくなったところでエンジンクラッチＥＣを締結する。要求モードがＥ−ｉＶＴモードでないときはステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、要求モードがＥＶ−ＬＶモードであるかどうかを判断し、ＥＶ−ＬＶモードであるときはステップＳ１２に進んで走行モードをＥＶ−ＬＢモードに遷移する。具体的には、ローブレーキＬＢにおける回転速度差があるときは回転速度差を縮小するためにモータジェネレータ３、４の回転速度制御を行い、ローブレーキＬＢにおける回転速度差がなくなったところでローブレーキＬＢを締結する。要求モードがＥＶ−ＬＶモードでないときは処理を終了する。

以上の制御により、ＥＶモードで走行中、車両の運転点がＥ−ｉＶＴ領域に移行すればエンジンクラッチＥＣが締結されて走行モードがＥ−ｉＶＴモードに遷移し、ＥＶ−ＬＢ領域に移行すれば、ローブレーキＬＢが締結されて走行モードがＥＶ−ＬＶモードに遷移する。ただし、運転点がＥＶ領域からＬＢ領域に直接移行した場合は、ローブレーキＬＢとエンジンクラッチＥＣをトルクショックなく同時に締結することができないので、一旦ローブレーキＬＢを締結してＬＢモードに移行し、その後、エンジンクラッチＥＣを締結してＬＶモードに移行する（図１１参照）。

図１２は上記ステップＳ８で行われるＥＶモード内変速制御の内容を示したフローチャートであり、モード遷移が予測される状況ではモード遷移に備えて準備変速を行うための処理である。

これについて説明すると、まず、ステップＳ３１〜Ｓ３３では、車両の運転点が、準備変速領域１と準備変速領域２の重複領域、準備変速領域１のうち重複領域を除いた領域、準備変速領域２のうち重複領域を除いた領域のいずれにあるかを判断する。

車両の運転点が準備変速領域１のうち重複領域を除いた領域にあるときは、ステップＳ３４に進んで、ＥＶ−ＬＢモードに遷移するための準備変速を行い、準備変速領域２のうち重複領域を除いた領域にあるときは、ステップＳ３５に進んで、Ｅ−ｉＶＴモードに遷移するための準備変速を行う。

重複領域にあるときは、ステップＳ３６に進み、コントローラ２０のメモリに記録されている車両の運転点の履歴から、重複領域に進入する前の車両の運転点を判断する。そして、準備変速領域１のうち重複領域を除いた領域を経由して重複領域に進入したと判断されるときは、ステップＳ３７に進んで、Ｅ−ｉＶＴモードに遷移するための準備変速を行う。また、準備変速領域２のうち重複領域を除いた領域を経由して重複領域に進入したときは、ステップＳ３８に進んで、ＥＶ−ＬＢモードに遷移するための準備変速を行う。

重複領域に直接進入しているときは、ステップＳ３９における運転点の位置がＥＶ−ＬＢ領域、Ｅ−ｉＶＴ領域の何れに近いかを判断し、ＥＶ−ＬＢ領域に近いときは、ステップＳ４０に進んで、ＥＶ−ＬＢモードに遷移するための準備変速を行う。また、Ｅ−ｉＶＴ領域に近いときは、ステップＳ４１に進んで、Ｅ−ｉＶＴモードに遷移するための準備変速を行う。運転点がＥＶ−ＬＢ領域、Ｅ−ｉＶＴ領域の中間に位置するときは、Ｅ−ｉＶＴモードに遷移するための準備変速を行うときの変速比とＥＶ−ＬＢモードに遷移するための準備変速を行うときの中間の変速比となるようモータジェネレータ３、４の回転速度制御を行う。

ステップＳ４３では、車両の現在の運転点をコントローラ２０のメモリに記録する。これは、運転点の履歴を記録し、上記ステップＳ３６で重複領域に入る前の車両の運転点を判断するためである。

以上の制御により、ＥＶモードで走行しているときに、Ｅ−ＶＬＢモードへの遷移の可能性が高いときは、ＥＶ−ＬＢモードに遷移するための準備変速、すなわち、リングギヤＲ２の回転速度をゼロに近づけ、ローブレーキＬＢにおける回転速度差をゼロに近づける準備変速が行われる。これに対し、Ｅ−ｉＶＴモードへの遷移の可能性が高いときは、Ｅ−ｉＶＴモードに遷移するための準備変速、すなわち、リングギヤＲ１の回転速度をエンジン２の始動後の回転速度に近づけ、エンジンクラッチＥＣにおける回転速度差をゼロに近づける準備変速が行われる。

これにより、運転点がＥＶ領域からＥＶ−ＬＢ領域あるいはＥ−ｉＶＴ領域に入るときには、既に、ローブレーキＬＢあるいはエンジンクラッチＥＣにおける回転速度差がゼロになっており、トルクショックを発生させることなくローブレーキＬＢあるいはエンジンクラッチＥＣを直ちに締結し、ＥＶ−ＬＢモードあるいはＥ−ｉＶＴモードに速やかに移行することができる。

本発明に係るハイブリッド車両の概略構成図である。 差動機構の共線図であり、ローブレーキを解放した状態を示す。 差動機構の共線図であり、ローブレーキを締結した状態を示す。 走行モード遷移マップである。 領域Ｘの拡大図である。 ＥＶモードにおける準備変速を説明するための図である。 同じくＥＶモードにおける準備変速を説明するための図である。 重複領域における準備変速を説明するための図である。 同じく重複領域における準備変速を説明するための図である。 準備変速領域がバッテリＳＯＣに応じて変更される様子を示した図である。 ＥＶモードにおける走行モード遷移制御の内容を示したフローチャートである。 ＥＶモードからＬＢモードへの直接遷移が禁止される様子を示した図である。 ＥＶモード内変速制御の内容を示したフローチャートである。 従来技術を示し、ＥＶモードからＥ−ｉＶＴモードに遷移する様子を示したタイムチャートである。

符号の説明

１ 差動機構
２ エンジン
３ 第１モータジェネレータ（第１のモータ）
４ 第２モータジェネレータ（第２のモータ）
６ 第１遊星歯車列
７ 第２遊星歯車列
１２ 出力ギヤ
２０ コントローラ
ＥＣ エンジンクラッチ
ＬＢ ローブレーキ
Ｃ キャリヤ
Ｓ１、Ｓ２ サンギヤ
Ｐ１、Ｐ２ プラネタリギヤ
Ｒ１、Ｒ２ リングギヤ

Claims (10)

1. 共線図上に配置された少なくとも第１から第５の回転要素を有する２自由度の差動機構と、前記第１の回転要素にクラッチを介して接続されるエンジンと、前記第２の回転要素に接続されて駆動輪に駆動力を出力する出力ギヤと、前記第３の回転要素に接続される第１のモータと、前記第４の回転要素に接続される第２のモータと、前記第５の回転要素を制動するためのブレーキと、前記第１及び第２のモータとの間で電力の受渡しをするバッテリを備え、前記ブレーキ解放時は前記エンジン、前記第１及び第２のモータの少なくともひとつの回転速度を制御することで前記エンジンの回転速度と前記出力ギヤの回転速度の比である変速比を無段階に変更することができ、前記ブレーキ締結時は変速比が固定されるハイブリッド車両において、
   前記第１及び第２のモータの駆動力のみで走行する第１の領域と、前記第１の領域に隣接し、前記第１及び第２のモータの駆動力のみでかつ固定変速比で走行する第２の領域とを含み、前記第１の領域には、前記第２の領域との境界に沿って第１の準備変速領域が設けられている走行モード遷移マップを記憶する手段と、
   前記走行モード遷移マップを参照して、前記車両の現在の運転点が前記第１の領域にあるときは前記ブレーキ及び前記クラッチを解放し、前記第２の領域にあるときは前記クラッチを解放するとともに前記ブレーキを締結する走行モード遷移手段と、
   前記走行モード遷移マップを参照して、前記車両の現在の運転点が前記第１の準備変速領域にあるときは、前記第５の回転要素の回転速度がゼロに近づくよう前記第１及び第２のモータを回転速度制御する準備変速制御手段と、
   を備えたことを特徴とするハイブリッド車両。
2. 前記走行モード遷移マップは、前記第１の領域に隣接し、前記エンジンの駆動力を利用して走行する第３の領域をさらに含み、前記第１の領域には、前記第３の領域との境界に沿って第２の準備変速領域が設けられており、
   前記走行モード遷移手段は、前記走行モード遷移マップを参照して、前記車両の現在の運転点が前記第３の領域にあるときは前記エンジンを始動し、前記ブレーキを解放するとともに前記クラッチを締結し、
   前記準備変速制御手段は、前記走行モード遷移マップを参照して、前記車両の現在の運転点が前記第２の準備変速領域にあるときは、前記第１の回転要素の回転速度が前記エンジンの始動後の回転速度に近づくよう前記第１及び第２のモータを回転速度制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 共線図上に配置された少なくとも第１から第４の回転要素を有する２自由度の差動機構と、前記第１の回転要素にクラッチを介して接続されるエンジンと、前記第２の回転要素に接続されて駆動輪に駆動力を出力する出力ギヤと、前記第３の回転要素に接続される第１のモータと、前記第４の回転要素に接続される第２のモータと、前記第１及び第２のモータとの間で電力の受渡しをするバッテリを備え、前記エンジン、前記第１及び第２のモータの少なくともひとつの回転速度を制御することで前記エンジンの回転速度と前記出力ギヤの回転速度の比である変速比を無段階に変更することができるハイブリッド車両において、
   前記第１及び第２のモータの駆動力のみで走行する第１の領域と、前記第１の領域に隣接し、前記エンジンの駆動力を利用して走行する第３の領域とを含み、前記第１の領域には、前記第３の領域との境界に沿って第２の準備変速領域が設けられている走行モード遷移マップを記憶する手段と、
   前記走行モード遷移マップを参照して、前記車両の現在の運転点が前記第１の領域にあるときは前記クラッチを解放し、前記第３の領域にあるときは前記エンジンを始動し、前記クラッチを締結する走行モード遷移手段と、
   前記走行モード遷移マップを参照して、前記車両の現在の運転点が前記第２の準備変速領域にあるときは、前記第１の回転要素の回転速度が前記エンジンの始動後の回転速度に近づくよう前記第１及び第２のモータを回転速度制御する準備変速制御手段と、
   を備えたことを特徴とするハイブリッド車両。
4. 前記第１の準備変速領域は、前記バッテリの充電状態が高いほど広く設定されることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両。
5. 前記第２の準備変速領域は、前記バッテリの充電状態が高いほど広く設定されることを特徴とする請求項２または３に記載のハイブリッド車両。
6. 前記第１及び第２の準備変速領域は両者が重複する重複領域を有しており、
   前記準備変速制御手段は、前記走行モード遷移マップを参照して、前記車両の現在の運転点が前記重複領域にあり、かつ、前記重複領域進入前の運転点が前記第１の準備変速領域にあるときは、前記第１の回転要素の回転速度が前記エンジンの始動後の回転速度に近づくよう前記第１及び第２のモータを回転速度制御する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両。
7. 前記第１及び第２の準備変速領域は両者が重複する重複領域を有しており、
   前記準備変速制御手段は、前記走行モード遷移マップを参照して、前記車両の現在の運転点が前記重複領域にあり、かつ、前記重複領域進入前の運転点が前記第２の準備変速領域にあるときは、前記第５の回転要素の回転速度がゼロに近づくよう前記第１及び第２のモータを回転速度制御する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両。
8. 前記第１及び第２の準備変速領域は両者が重複する重複領域を有しており、
   前記準備変速制御手段は、前記走行モード遷移マップを参照して、前記車両の現在の運転点が前記重複領域にあり、かつ、前記重複領域進入前の運転点が前記第１及び第２の準備変速領域のいずれにもないときは、前記車両の現在の運転点が前記第２及び第３の領域のいずれに近いかを判断し、
   前記第２の領域に近いと判断されたときは第５の回転要素の回転速度がゼロに近づくよう前記第１及び第２のモータを回転速度制御し、
   前記第３の領域に近いと判断されたときは前記第１の回転要素の回転速度が前記エンジンの始動後の回転速度に近づくよう前記第１及び第２のモータを回転速度制御する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両。
9. 前記第２の領域と前記第３の領域の中間にあると判断されたときは、第５の回転要素の回転速度がゼロになる変速比と前記第１の回転要素の回転速度が前記エンジン始動後の回転速度となる変速比の中間の変速比になるよう前記第１及び第２のモータを回転速度制御することを特徴とする請求項８に記載のハイブリッド車両。
10. 前記走行モード遷移マップは、前記第２及び第３の領域に隣接し、前記エンジンの駆動力を利用して固定変速比で走行する第４の領域をさらに含み、
    前記車両の運転点が前記第１の領域から前記第４の領域に直接移動したとき、前記走行モード遷移手段は、前記第５の回転要素の回転速度がゼロに近づくよう前記第１及び第２のモータを回転速度制御する、
    ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両。

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