JP2007022483A - ハイブリッド変速機のモード遷移制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モード遷移途中での変更があったときにも、スムーズにモード遷移を行うことができるハイブリッド変速機のモード遷移制御方法。
【解決手段】無段変速比モードと固定変速比モードとをもつハイブリッド変速機のモード遷移制御方法にて、無段変速比モードから固定変速比モードへのモード遷移中に、目標モードが無段変速比モードに変わったとき、モード遷移状態が、準備変速から油圧締結中状態では、元のモードに戻り、油圧締結中からトルク再配分状態では、固定変速比モードへの遷移を完了させて無段変速比モードへの遷移を開始する。また固定変速比モードから無段変速比モードへの遷移中に、目標が固定変速比モードに変わったとき、遷移状態が準備トルク配分から油圧開放の状態では、もとの固定変速比モードに戻り、油圧開放から完了変速の状態では、無段変速比モードへの遷移を完了させ、改めて固定変速比モードへの遷移を開始する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無段変速比モードと固定変速比モードとをもつハイブリッド変速機のモード遷移制御方法に関するものである。

従来、複数存在するギヤやその組合せを切り換えて、主たる動力源（エンジン）から負荷（タイヤ）への減速比を離散的に選択するのが変速機であった。そのうち、主たる動力源の出力と変速機入力との間に締結開放装置（クラッチ）をもち、変速中は駆動トルクの伝達が断絶するのが手動変速機（ＭＴ）と呼ばれるものである。これに対し、ギヤの組合せを変速機内の一つないし複数の締結開放装置の順序的かつ協調的な操作によって行うのが自動変速機（ＡＴ）と呼ばれているものである。近年、これらに加えて、エンジンとモータとの駆動トルクを選択されたギヤ比によって加算することで最終的な駆動トルクとする、いわゆるハイブリッド変速機が登場している。

このハイブリッド変速機は、（１）エンジンからタイヤにつながる出力軸への減速比を段階的または連続的にかえることが出来る、（２）エンジンから出力軸へのトルク伝達経路上の一点または複数点、あるいは、それに歯車伝達装置などを介してモータを配置し、これによりモータトルクを加算して最終的な出力軸トルクとする、という二つの機能を有する。さらに複雑な変速機においては、油圧クラッチなどの締結開放要素をトルク伝達経路上に設け、これを適時開放することで、エンジントルク・モータトルクそれぞれの電圧経路の切り換えを行うものがある。例えば、特許文献１には、そのようなハイブリッド変速機の制御シーケンスが示されている。
特開平１０−１７４２０９号公報

この技術によれば、クラッチの締結においては、軸の回転数制御により油圧クラッチ回転数をゼロ付近にし、次にクラッチを締結し、その後エンジントルクとモータトルクとを徐々に協調的に変化させることにより、次の運転モードへの遷移を完了させている。逆にクラッチの開放においては、クラッチの締結力を微小に下げると共にエンジントルクをステップ状に変化させ、クラッチの油圧と摩擦から決定される伝達可能トルクを伝達トルクが上回った時点でクラッチのすべりが発生し、これを検知してモータを回転数制御に切り換えることにより、クラッチ締結モードから開放モードへ移行している。

また、特許文献２においては、変速中に油圧操作を禁止する、油圧操作中には変速を禁止する、トルク分配変更中には油圧操作を禁止する、油圧操作中にはトルク分配を禁止する、ことにより駆動力の変動を防止する技術が用いられている。
特開平１０−２２４１号公報

これらの従来技術においては、燃費最適などの最適動作点や最適なモードが上位より指令され、それを実現するにあたり、トルク分配率・油圧状態・変速比の変更が必要となるが、これらがお互いに他を禁止しているため、スムーズな変更が出来ず時間もかかる。また、モードの変更要求に基づき変更中に、ドライバのアクセル操作や車速の変化などでさらなるモード変更が要求されたとき（元のモードへ戻る要求も含む）、一度モード変更を完了してから次の変更に対応するため、スムーズな変更ができにくい。

そのため、モード遷移途中での目標モード変更があったとき、特に、無段変速比モードから固定変速比モードへのモード遷移中に、目標モードが無段変速比モードに変わったときや、固定変速比モードから無段変速比モードへのモード遷移中に、目標モードが固定変速比モードに変わったときの、好適なモード遷移制御方法の確立が望まれていた。

本発明の目的は上述した問題点を解消して、モード遷移途中での目標モード変更があったとき、特に、無段変速比モードから固定変速比モードへのモード遷移中に、目標モードが無段変速比モードに変わったときや、固定変速比モードから無段変速比モードへのモード遷移中に、目標モードが固定変速比モードに変わったときにおいても、スムーズにモード遷移を行うことができるハイブリッド変速機のモード遷移制御方法を提供しようとするものである。

本発明の第１発明に係るハイブリッド変速機のモード遷移制御方法は、無段変速比モードと固定変速比モードとをもつハイブリッド変速機のモード遷移制御方法において、準備変速、油圧締結、トルク再配分を順に実施してなる、無段変速比モードから固定変速比モードへのモード遷移中に、目標モードが無段変速比モードに変わったとき、モード遷移の状態が、（１）準備変速から油圧締結中（締結完了前）の状態では、もとの無段変速比モードに戻り、（２）油圧締結中（締結完了後）からトルク再配分の状態では、固定変速比モードへのモード遷移を完了させ、あらためて無段変速比モードへのモード遷移を開始することを特徴とするものである。

また、本発明の第２発明に係るハイブリッド変速機のモード遷移制御方法は、無段変速比モードと固定変速比モードとをもつハイブリッド変速機のモード遷移制御方法において、準備トルク配分、油圧開放、完了変速を順に実施してなる、固定変速比モードから無段変速比モードへのモード遷移中に、目標モードが固定変速比モードに変わったとき、モード遷移の状態が、（１）準備トルク配分から油圧開放（開放完了前）の状態では、もとの固定変速比モードに戻り、（２）油圧開放（開放完了後）から完了変速の状態では、無段変速比モードへのモード遷移を完了させ、あらためて固定変速比モードへのモード遷移を開始することを特徴とするものである。

本発明では、無段変速比モードから固定変速比モードへのモード遷移中に、目標モードが無段変速比モードに変わったとき、モード遷移の状態が、（１）準備変速から油圧締結中（締結完了前）の状態では、もとの無段変速比モードに戻り、（２）油圧締結中（締結完了後）からトルク再配分の状態では、固定変速比モードへのモード遷移を完了させ、あらためて無段変速比モードへのモード遷移を開始することにより（第１発明）、あるいは、固定変速比モードから無段変速比モードへのモード遷移中に、目標モードが固定変速比モードに変わったとき、モード遷移の状態が、（１）準備トルク配分から油圧開放（開放完了前）の状態では、もとの固定変速比モードに戻り、（２）油圧開放（開放完了後）から完了変速の状態では、無段変速比モードへのモード遷移を完了させ、あらためて固定変速比モードへのモード遷移を開始することにより（第２発明）、モード遷移途中での目標モード変更があったときでも、スムーズにモード遷移を行うことができるハイブリッド変速機のモード遷移制御方法を得ることができる。

なお、本発明の第１発明の好適例として、油圧締結完了前（スリップ中）でもとの無段変速比モードに戻る場合、無段変速比モードのトルク指令に対し、締結油圧瞬時値（と速度値（極性を含め））から推定される伝達トルクに対して、これが駆動力に影響を与えないようにモータにより補償することがある。また、本発明の第１発明および第２発明の好適例として、油圧ブレーキ・クラッチによる締結、開放、スリップ中の油圧状態の判定を、締結すべき２要素間の油圧ブレーキ・クラッチにおける締結油圧値および締結すべき２要素間の速度差の絶対値に基づき行うことがある。いずれの場合も、本発明をより好適に実施することができる。

以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。まず、本発明の対象となるハイブリッドシステム構成、ハイブリッドシステムの特徴、運転モードについて順に説明する。

［ハイブリッドシステム構成について］
図１は本発明の対象となるハイブリッド車のモード遷移制御装置が適用されたハイブリッドシステムを示す全体図である。本例の駆動系は、図１に示すように、動力源として、エンジン１と同軸多層モータ２（２つのモータ）を有し、変速機として、遊星歯車変速機３を有し、出力機構として、出力ギヤ４（出力部材）と、カウンターギヤ５と、ドライブギヤ６と、ディファレンシャル７と、ドライブシャフト８を有して構成されている。

前記エンジン１は、エンジン出力軸１０とエンジンクラッチＥＣを介して、前記遊星歯車変速機３の第２リングギヤＲ２に連結されている。このエンジンクラッチＥＣは、油圧多板クラッチにより構成されている。

前記同軸多層モータ２は、図１に示すように、モータ室１３内に配置され、モータ＆ギヤケース９に固定され、コイルを巻いた固定電機子としてのステータＳと、前記ステータＳの外側に配置し、図外の永久磁石を埋設したアウターロータＯＲと、前記ステータＳの内側に配置し、図外の永久磁石を埋設したインナーロータＩＲと、を同軸状に配置することで構成されている。

前記同軸多層モータ２を構成するインナーロータＩＲに、第１モータジェネレータ出力軸１１が連結され、前記同軸多層モータ２を構成するアウターロータＯＲに、第２モータジェネレータ出力軸１２が連結されている。以下、「ステータＳ＋インナーロータＩＲ」を第１モータジェネレータＭＧ１といい、「ステータＳ＋アウターロータＯＲ」を第２モータジェネレータＭＧ２という。

前記遊星歯車変速機３は、ギヤ室１４内に配置されたラビニョウ型遊星歯車列（遊星歯車列）と、ローブレーキＬＢ（係合要素）と、ハイブレーキＨＢ（係合要素）と、を有して構成されている。

前記ラビニョウ型遊星歯車列は、互いに噛み合う第１ピニオンＰ１と第２ピニオンＰ２を支持する共通キャリヤＣと、第１ピニオンＰ１に噛み合う第１サンギヤＳ１と、第２ピニオンＰ２に噛み合う第２サンギヤＳ２と、第１ピニオンＰ１に噛み合う第１リングギヤＲ１と、第２ピニオンＰ２に噛み合う第２リングギヤＲ２と、の５つの回転要素を有する。

前記ローブレーキＬＢは、油圧多板クラッチにより構成され、締結により前記第１リングギヤＲ１をモータ＆ギヤケース９に固定する。
前記ハイブレーキＨＢは、油圧多板クラッチにより構成され、締結により第１サンギヤＳ１をモータ＆ギヤケース９に固定する。

前記第２リングギヤＲ２とエンジン出力軸１０とをエンジンクラッチＥＣを介して連結し、前記第１サンギヤＳ１と第１モータジェネレータ出力軸１１とを連結し、前記第２サンギヤＳ２と第２モータジェネレータ出力軸１２とを連結し、前記共通キャリヤＣに出力ギヤ４を連結している。これにより、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（Ｓ１）、エンジンＥＮＧ（Ｒ２）、出力ギヤ４Ｏｕｔ（Ｃ）、第２モータジェネレータＭＧ２（Ｓ２）の回転速度順になるように連結される。そして、前記ハイブレーキＨＢは、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、締結により変速比をオーバードライブ側のハイ変速比に固定する。前記ローブレーキＬＢは、図２の共線図上において、出力ギヤ４の回転速度軸と第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度軸との間の位置に配置され、締結により変速比をアンダードライブ側のロー変速比に固定する。

ここで、「共線図」とは、遊星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、キャリヤ、サンギヤの各回転要素を、間隔がサンギヤとリングギヤの歯数比になるように配置したものである。

前記出力ギヤ４からの出力回転及び出力トルクは、カウンターギヤ５→ドライブギヤ６→ディファレンシャル７を経過し、ドライブシャフト８、８から図外の駆動輪へ伝達される。

本例の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ２１と、スロットルバルブアクチュエータ２２と、モーターコントローラ２３と、インバータ２４と、バッテリ２５と、ハイブリッドコントローラ２６と、アクセル開度センサ２７と、車速センサ２８と、モード選択スイッチ２９と、エンジン回転数センサ３０と、第１モータジェネレータ回転数センサ３１と、第２モータジェネレータ回転数センサ３２と、油圧コントロールユニット３３と、を有して構成されている。

前記エンジンコントローラ２１は、アクセル開度センサ２７からのアクセル開度情報とエンジン回転数センサ３０からのエンジン回転数情報を入力し、ハイブリッドコントローラ２６からの指令に応じてエンジン回転数とエンジントルクを制御する指令をスロットルバルブアクチュエータ２２へ出力する。

前記モータコントローラ２３は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ３１、３２からの回転数情報を入力し、第１モータジェネレータＭＧ１の回転数及びトルクと、第２モータジェネレータＭＧ２の回転数及びトルクと、をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ２４へ出力する。

前記インバータ２４は、前記同軸多層モータ３のステータＳのコイルに接続され、モータコントローラ２３からの指令により、インナーロータＩＲへの駆動電流とアウターロータＯＲへの駆動電流とを複合させた複合電流を作り出す。このインバータ２４にはバッテリ２５が接続されている。

前記油圧コントロールユニット３３は、ハイブリッドコントローラ２６からの指令を受け、エンジンクラッチＥＣとハイブレーキＨＢとローブレーキＬＢの締結制御及び開放制御を行う。

前記ハイブリッドコントローラ２６は、車速センサ２８からの車速情報やエンジンコントローラ２１からのアクセル開度情報及びエンジン回転数情報を入力して所定の演算処理を行う。そして、エンジンコントローラ２１、モータコントローラ２３、油圧コントロールユニット３３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、ハイブリッドコントローラ２６とエンジンコントローラ２１、および、ハイブリッドコントローラ２６とモータコントローラ２３とは、それぞれ双方向通信線により接続されている。

［ハイブリッドシステムの特徴について］
本発明の対象となるハイブリッドシステムの特徴として挙げられる点について説明する。

（１）同軸多層モータ２の採用
モータジェネレータとして２ロータ・１ステータの同軸多層モータ２を採用したことで、アウターロータ磁力線とインナーロータ磁力線とに２つの磁力線が作られ、コイル及びインバータ２４を２つのインナーロータＩＲとアウターロータＯＲに対し共用できる。そして、インナーロータＩＲに対する電流とアウターロータＯＲに対する電流を重ね合わせた複合電流を１つのコイルに印加することにより、２つのロータＩＲ、ＯＲをそれぞれ独立に制御することができる。つまり、外観的には、１つの同軸多層モータ２であるが、モータ機能とジェネレータ機能の異種または同種の機能を組み合わせたものとして使える。
よって、例えば、それぞれにロータとステータを持つ２個の独立したモータジェネレータを設ける場合に比べ、コスト（部品点数低減、インバータ電流定格低減、磁石低減）・サイズ（同軸構造による小型化、インバータ製図低減）・効率（鉄損低減、インバータ損失低減）の面で有利にすることができる。
また、複合電流制御のみで（モータ＋ジェネレータ）の使い方に限らず、（モータ＋モータ）や（ジェネレータ＋ジェネレータ）の使い方も可能であるというように、高い選択自由度を持つため、例えば、第１実施例のように、ハイブリッド車の動力源に同軸多層モータ２を採用した場合、これら多数の選択肢の中から車両状態に応じて最も効果的、あるいは、効率的な組合せを選択することができる。

（２）ラビニョウ型遊星歯車列の採用
第１実施例装置のように、エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータと出力部材との４要素を有する遊星歯車変速機３には、少なくとも４つの回転要素を有するものであれば様々な遊星歯車列を採用することができる。
しかし、多数の遊星歯車列が考えられる中で、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を導入でき、かつ、軸方向寸法が短くなりコンパクトな遊星歯車列とすることができるという理由により、ラビニョウ型遊星歯車列を採用した。
すなわち、ラビニョウ型遊星歯車列は、２列の遊星歯車の幅寸法でありながら、４つの遊星歯車の組合せを実現しているため、例えば、４つの遊星歯車を軸方向に配列するのに比べて大幅に軸方向寸法が短縮される。

（３）ハイブリッド駆動系への適用
ハイブリッド駆動系に対し同軸多層モータ２とラビニョウ型遊星歯車列による遊星歯車変速機３を適用した場合、下記に列挙するメリットがある。
ａ）互いに同軸構造であるため、同軸多層モータ２の出力軸１１、１２と、遊星歯車変速機３の両サンギヤＳ１、Ｓ２とを、例えば、スプライン嵌合にて簡単に連結できるというように、組み合わせ相性が非常に良く、スペース・コスト・重量の面で極めて有利である。
ｂ）同軸多層モータ２の一方を放電（モータ）として用い、他方を発電（ジェネレータ）として用いた場合、１つのインバータ２４を介してモータ電流を制御することも可能であり、バッテリ２５からの持ち出しを少なくすることができる。例えば、ダイレクト配電運転モードの場合、理論上、バッテリ２５からの持ち出しをゼロにすることができる。
ｃ）同軸多層モータ２の両方を放電（モータ）として用いた場合、駆動範囲を広くとることができる。すなわち、２つのモータパワーを掛け合わせた値がパワー最大値（一定値）以下の全ての領域を駆動可能範囲とし、一方のモータが小パワーで、他方のモータが大パワーという組み合わせで用いることもできる。

［運転モードについて］
図３は本発明の対象となるハイブリッドシステムの要部を簡略化して表した概略図である。本例の場合、このハイブリッドシステムを用いた運転の定常モードとして、両ブレーキＬＢ、ＨＢを開放して無段変速比を得る「無段変速比モード」と、両ブレーキＬＢ、ＨＢのうち、一方のブレーキを締結して固定変速比を得る「固定変速比モード」と、を有する。

前記「無段変速比モード」としては、図２に示すように、エンジン１と両モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を動力源として使用する「Ｅ−ｉＶＴモード」と、両モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２のみを動力源として使用する「ＥＶモード」を、を有する。
前記「固定変速比モード」としては、図２に示すように、ローブレーキＬＢを締結したままでエンジン１と少なくとも一方のモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２で走行する「ＬＢモード」と、ハイブレーキＨＢを締結したままでエンジン１と第２モータジェネレータＭＧ２で走行する「ＨＢモード」と、ローブレーキＬＢを締結したままで２つのモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２のみで走行する「ＥＶ−ＬＢモード」と、ハイブレーキＨＢを締結したままで第２モータジェネレータＭＧ２のみで走行する「ＥＶ−ＨＢモード」と、を有する。

そして、車両状態（例えば、車速）と、目標駆動力（例えば、アクセル開度と車速から演算）と、バッテリ充電状態と、から燃費最適な推奨モードを自動的に選択し（モード選択手段）、現在選択されているモードから推奨モードへモード遷移を行うとき、または、モード選択スイッチ２９への操作によりモードを選択し（モード選択手段）、現在選択されているモードから選択されたモードへモード遷移を行うとき、モード受け渡しのために運転モード遷移制御を行う。

この運転モード遷移制御では、エンジン１及び両モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の動作点を受け渡す制御を必要とするだけではなく、「無段変速比モード」と「固定変速比モード」との間のモード遷移を行う場合には、ローブレーキＬＢやハイブレーキＨＢの締結制御や開放制御を行わなければならない。

ここで、運転モードの代表例である「Ｅ−ｉＶＴモード（ダイレクト配電走行モードという）」について説明する。この「Ｅ−ｉＶＴモード」とは、エンジン１の動作点を最適燃費によるエンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅとし、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の動作点を、一方を放電とし他方を発電として用い、両者ＭＧ１、ＭＧ２の収支がゼロとなるようにそれぞれの回転数Ｎ１、Ｎ２とトルクＴ１、Ｔ２を決めて制御する走行モードをいう。

モータ動作点（Ｎ１、Ｔ１、Ｎ２、Ｔ２）は、エンジン回転数Ｎｅ、出力軸回転数Ｎｏ、エンジントルクＴｅを入力し、
Ｎ１＝Ｎｅ＋α（Ｎｅ−Ｎｏ） （１）
Ｎ２＝Ｎｏ−β（Ｎｅ−Ｎｏ） （２）
Ｔｏ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔｅ （３）
Ｎ１・Ｔ１＋Ｎ２・Ｔ２＝Ｐｂ （４）
αＴ１＋Ｔ０＝（１＋β）Ｔ２ （５）
但し、Ｎ１、Ｔ１：第１モータジェネレータＭＧ１の回転数とトルク
Ｎ２、Ｔ２：第２モータジェネレータＭＧ２の回転数とトルク
α、β：遊星歯車の歯数比
で表せる（１）〜（５）の式（Ｅ−ｉＶＴバランス式）において、（４）式のバッテリパワーＰｂを、Ｐｂ＝０として、連立運動方程式を解くことにより算出する。

よって、ダイレクト配電走行モードでの共線図は、図２に示すようになり、理論上はバッテリ負荷をゼロとし、良好な燃費性能を確保しながら、第１モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎ１と、第２モータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎ２とを制御することにより、アンダードライブからオーバードライブまでの広い変速比を達成することができる。さらに、ダイレクト配電走行モードでは、下記に列挙するようなメリットを持つ。

・モータ動作点（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の回転数Ｎ１、Ｎ２とトルクＴ１、Ｔ２）をバランス式により簡単に計算できる。
・モータパワー（＝モータ通過パワー）が「ゼロ」となる変速比が２点（例えば、１／変速比＝約０．６の近傍と、１／変速比＝約１．５の近傍）ある。
・ロー側ほどモータトルクが大きくなる。つまり、電気的な最ロー側変速比は、モータトルクＴ１、Ｔ２によって決定される。
・エンジン１が低出力時には、モータトルクＴ１、Ｔ２及び回転数Ｎ１、Ｎ２の両面で制限を受けることがなく、変速レンジを非常にワイドにとることができる。

上述した各運転モードのモード遷移マップの一例を図４に示す。図４に示す例では、車速と駆動力指令との関係において、無段変速比モード（Ｅ−ｉＶＴ、ＥＶ）および固定変速比モード（ＬＢ、ＥＶ−ＬＢ）を遷移させている。

上述した運転モードのうち、無段変速比モードから固定変速比モードへのモード遷移、および、固定変速比モードから無段変速比モードへのモード遷移、における目標モードの変更を好適に行う手法を明確にした点に、本発明の特徴がある。以下、以上の説明を前提としたうえで、本発明のハイブリッド変速機のモード遷移制御方法を説明する。

図５および図６はそれぞれ本発明において無段変速比モード（ＥＶ（図５）、Ｅ−ｉＶＴ（図６））と固定変速比モード（ＥＶ−ＬＢ（図５）、ＬＢ（図６））との間のモード遷移制御の一例を説明するための図である。図５および図６に示す例において、モード遷移の概要を説明すると、以下のようになる。

まず、無段変速比モードから固定変速比モードへのモード遷移においては、準備変速→油圧締結→トルク再配分をこの順番に行う。

準備変速とは、無段変速比状態で固定変速比状態の変速比に近づける変速のことをいい、無段変速状態のトルク配分を瞬時瞬時の変速比にあわせて変更すると共に、瞬時瞬時の無段変速比状態が安定に維持機能するように変速比を安定化するためのトルクを各トルクアクチュエータに加算することをいう。言い換えると、締結すべきブレーキクラッチの速度差を小さくする様、駆動力が不変な様に減速することである。その際、無段変速モードでの駆動力分トルク指令決定法は以下の通りである。エンジントルクはパワーフローから求め、モータトルクは瞬時の変速比での静的トルクバランス（駆動力指令と変速ゼロ）を満たすよう計算する。また、変速比制御は以下の通りである。変速比制御トルクを各要素の変速速度指令（目標変速比と実績との差から生成、つまりフィードバック）とイナーシャとから求め、上記トルクに加算する。

油圧締結とは、油圧をかけてブレーキクラッチにより２要素を直接接続することをいい、固定変速比状態を達成するための油圧機器の操作を開始する場合に、瞬時瞬時の回転数の関係と締結圧力推定手段とからこの油圧機器の発生しているトルクを推定し、これが無段変速比状態での駆動力変動とならないようにモータに補償トルクを加算する。

トルク再配分とは、油圧機器の定休操作完了後に固定変速比状態でのトルク配分に徐々に変更することをいい、無段変速比モードのトルク設定から固定変速比モードのトルク設定に、過渡的に駆動力の変化がないよう変更する。

次に、固定変速比モードから無段変速比モードへのモード遷移においては、準備トルク配分→油圧開放→完了変速をこの順番に行う。

準備トルク配分とは、固定変速比状態で無段変速比状態のトルク配分に徐々に変更することをいい、固定変速比モードのトルク設定から無段変速比モードのトルク設定に、過渡的に駆動力の変化がないよう変更する。

油圧開放とは、油圧を徐々に減少してブレーキクラッチにより接続した２要素を開放することをいい、無段変速比状態を達成するための油圧機器の開放操作を開始する場合に、瞬時瞬時の回転数の関係と締結圧力推定手段とからこの油圧機器の発生しているトルクを推定し、これが固定変速比状態での駆動力変動とならないようにモータに補償トルクを加算する。

完了変速とは、固定変速比状態のトルク配分を瞬時瞬時の変速比にあわせて変更すると共に、瞬時瞬時の固定変速比状態が安定に維持機能するよう変速比を安定化するためのトルクを各トルクアクチュエータに加算することをいう。言い換えると、ブレーキクラッチの速度差ゼロの変速比から、無段変速モードの最適変速比まで、駆動力が不変な様に変速する。その際、無段変速モードでの駆動力分トルク指令決定法は以下の通りである。エンジントルクはパワーフローから求め、モータトルクは瞬時の変速比での静的トルクバランス（駆動力指令と変速ゼロ）を満たすよう計算する。また、変速比制御は以下の通りである。変速比制御トルクを各要素の変速速度指令（目標変速比と実績との差から生成、つまりフィードバック）とイナーシャとから求め、上記トルクに加算する。

［無段変速比モードから固定変速比モードへの遷移時に再び無段変速比モードへ目標モードが変わった場合のモード遷移制御について（第１発明）］

本発明の第１発明の特徴は、準備変速、油圧締結、トルク再配分を順に実施してなる、無段変速比モードから固定変速比モードへのモード遷移中に、目標モードが無段変速比モードに変わったとき、モード遷移の状態が、（１）準備変速から油圧締結中（締結完了前）の状態では、もとの無段変速比モードに戻り、（２）油圧締結中（締結完了後）からトルク再配分の状態では、固定変速比モードへのモード遷移を完了させ、あらためて無段変速比モードへのモード遷移を開始する点にある。言い換えると、準備変速中に目標モードが無段変速比モードに変わったときは、もとの無段変速比モードに戻す、すなわち、もとの無段変速比モードの変速比指令・トルク状態まで戻す。油圧締結中に目標モードが無段変速比モードに変わったときは、締結完了前であれば、もとの無段変速比モードに戻す、すなわち、油圧開放してもとの無段変速比モードの変速比指令・トルク状態まで戻す。一方、締結完了後であれば、固定変速比モードへのモード遷移を完了させ、あらためて無段変速比モードへのモード遷移を開始する。トルク再配分の状態で目標モードが無段変速比モードに変わったときは、固定変速比モードへのモード遷移を完了させ、あらためて無段変速比モードへのモード遷移を開始する。

［固定変速比モードから無段変速比モードへの遷移時に再び固定変速比モードへ目標モードが変わった場合のモード遷移制御について（第２発明）］

本発明の第２発明の特徴は、無段変速比モードと固定変速比モードとをもつハイブリッド変速機のモード遷移制御方法において、準備トルク配分、油圧開放、完了変速を順に実施してなる、固定変速比モードから無段変速比モードへのモード遷移中に、目標モードが固定変速比モードに変わったとき、モード遷移の状態が、（１）準備トルク配分から油圧開放（開放完了前）の状態では、もとの固定変速比モードに戻り、（２）油圧開放（開放完了後）から完了変速の状態では、無段変速比モードへのモード遷移を完了させ、あらためて固定変速比モードへのモード遷移を開始する点にある。言い換えると、準備トルク配分中に目標モードが固定変速比モードに変わったときは、もとの固定変速比モードに戻す、すなわち、もとの固定変速比モードのトルク状態まで戻す。油圧開放中に目標モードが固定変速比モードに変わったときは、開放完了前であれば、もとの固定変速比モードに戻す、すなわち、油圧を加えてもとの固定変速比モードのトルク状態まで戻す。一方、開放完了後であれば、無段変速比モードへのモード遷移を完了させ、あらためて固定変速比モードへのモード遷移を開始する。完了変速の状態で目標モードが固定変速比モードに変わったときは、無段変速比モードへのモード遷移を完了させ、あらためて固定変速比モードへのモード遷移を開始する。

上述した本発明の第１発明および第２発明において、油圧状態の判定は以下のように実施することが好ましい。

図７は本発明の第１発明および第２発明に係る制御において油圧状態の判定方法の一例を説明するための図である。図７に示す例において、第１発明にかかる油圧締結完了判定は、油圧が所定値以上でかつ締結すべき２要素の速度差絶対値が所定値以下である場合に締結が完了したとみなす。一方、第２発明にかかる油圧開放完了判定は、油圧が所定値以下で締結すべき２要素の速度差絶対値が所定値以上である場合に開放が完了したとみなす。いずれの場合も、図７に点線で示すように、締結状態にオンディレイ（時間）を設け、この領域にある場合はそれぞれの判定をせず、この領域を脱した場合に判定をするよう構成している。具体的には、所定時間経過したのち判定する。

図８は本発明の第１発明の制御における好適な実施例を説明するための図である。図８に示す例は、無段変速比モードから固定変速比モードへのモード遷移中で油圧締結が完了していない場合（スリップ中）に、目標モードが無段変速比モードへ変わったときの無段変速比モードへの好適な戻り方の一例を示している。スリップ中は、無段変速比モードのトルク指令に対し、締結油圧瞬時値（と速度差（極性を含め））から推定される伝達トルクに対して、これが駆動力に影響を与えないように、図８に示す無段変速比モードの補償方法に従って、モータにより補償する。

本発明のハイブリッド変速機のモード遷移制御方法は、駆動用の動力源の一部または全部にバッテリとインバータなどのドライブ装置により駆動される電動機を用いた電気自動車、ハイブリッド車および民生・産業駆動装置の変速装置に好適に用いることができる。

本発明の対象となるハイブリッド車のモード遷移制御装置が適用されたハイブリッドシステムを示す全体図である。 図１に示すハイブリッドシステムの共線図の一例を説明するための図である。 本発明の対象となるハイブリッドシステムの要部を簡略化して表した概略図である。 本発明における各運転モードのモード遷移マップの一例を示す図である。 本発明において無段変速比モードと固定変速比モードとの間のモード遷移制御の一例を説明するための図である。 本発明において無段変速比モードと固定変速比モードとの間のモード遷移制御の他の例を説明するための図である。 本発明の第１発明および第２発明に係る制御において油圧状態の判定方法の一例を説明するための図である。 本発明の第１発明の制御における好適な実施例を説明するための図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 同軸多層モータ
３ 遊星歯車変速機
４ 出力ギヤ
５ カウンターギヤ
６ ドライブギヤ
７ ディファレンシャルギヤ
８ ドライブシャフト
９ モータ＆ギヤケース
１０ エンジン出力軸
１１ 第１モータジェネレータ出力軸
１２ 第２モータジェネレータ出力軸
１３ モータ室
１４ ギヤ室

Claims (4)

1. 無段変速比モードと固定変速比モードとをもつハイブリッド変速機のモード遷移制御方法において、準備変速、油圧締結、トルク再配分を順に実施してなる、無段変速比モードから固定変速比モードへのモード遷移中に、目標モードが無段変速比モードに変わったとき、モード遷移の状態が、（１）準備変速から油圧締結中（締結完了前）の状態では、もとの無段変速比モードに戻り、（２）油圧締結中（締結完了後）からトルク再配分の状態では、固定変速比モードへのモード遷移を完了させ、あらためて無段変速比モードへのモード遷移を開始することを特徴とするハイブリッド変速機のモード遷移制御方法。
2. 油圧締結完了前（スリップ中）でもとの無段変速比モードに戻る場合、無段変速比モードのトルク指令に対し、締結油圧瞬時値（と速度値（極性を含め））から推定される伝達トルクに対して、これが駆動力に影響を与えないようにモータにより補償することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド変速機のモード遷移制御方法。
3. 無段変速比モードと固定変速比モードとをもつハイブリッド変速機のモード遷移制御方法において、準備トルク配分、油圧開放、完了変速を順に実施してなる、固定変速比モードから無段変速比モードへのモード遷移中に、目標モードが固定変速比モードに変わったとき、モード遷移の状態が、（１）準備トルク配分から油圧開放（開放完了前）の状態では、もとの固定変速比モードに戻り、（２）油圧開放（開放完了後）から完了変速の状態では、無段変速比モードへのモード遷移を完了させ、あらためて固定変速比モードへのモード遷移を開始することを特徴とするハイブリッド変速機のモード遷移制御方法。
4. 油圧ブレーキ・クラッチによる締結、開放、スリップ中の油圧状態の判定を、締結すべき２要素間の油圧ブレーキ・クラッチにおける締結油圧値および締結すべき２要素間の速度差の絶対値に基づき行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド変速機のモード遷移制御方法。

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