JP4055726B2 - ハイブリッド車のモード遷移制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、走行モードとして、少なくとも電気自動車無段変速モードと電気自動車固定変速モードとハイブリッド車無段変速モードとハイブリッド車固定変速モードと、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つ以上の入出力要素が配列され、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差動装置と、締結によりロー側の変速比に固定するローブレーキとを有し、走行モードとして、電気自動車無段変速モードと電気自動車固定変速モードとハイブリッド車無段変速モードとハイブリッド車固定変速モードと、を設定し得るハイブリッド車が知られている（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車にあっては、一つのモード遷移動作（ローブレーキON/OFF、あるいは、エンジンON/OFF）で直接行けないようなモード遷移要求が出た場合、隣り合うモード間の遷移の組み合わせで、最終的な要求モードを実現する必要がある。このとき、２つのモード間には、複数のモード遷移経路があるのが普通である。よって、複数のモード遷移経路のうち、一つのモード遷移経路のみを選択した場合には、駆動力要求やバッテリ容量による制限に応えることができない、という問題がある。
例えば、電気自動車固定変速モードからハイブリッド車無段変速モードへのモード遷移要求に対し、電気自動車無段変速モード経由のみが選択されている場合、電気自動車無段変速モードでは達成し得ない中・大駆動力要求があった時、この中・大駆動力要求に応えられないし、バッテリS.O.Cの低下により電気自動車系モードへの遷移が禁止されていると、電気自動車無段変速モードを経由できない。また、例えば、電気自動車固定変速モードからハイブリッド車無段変速モードへのモード遷移要求に対し、ハイブリッド車固定変速モード経由のみが選択されている場合、その時の車両状況によってはエンジンクラッチの締結による駆動力ショックが大きくなる。また、ドライバにより徐々にアクセルペダルが踏み込まれると、電気自動車固定変速モード→ハイブリッド車固定変速モード→ハイブリッド車無段変速モードへのモード遷移に引き続き、ハイブリッド車無段変速モードからハイブリッド車固定変速モードへ戻るモード遷移指令が出される可能性もある。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、電気自動車固定変速モードからハイブリッド車無段変速モードへのモード遷移要求時、モード遷移途中の過渡的な最大駆動力を低く抑えることを選択条件とし、この選択条件に合致した適切なモード遷移経路を選択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、本発明のモード遷移制御装置では、エンジンとモータと出力部材とを連結した差動装置と、該差動装置とエンジンとの連結を切り離し可能なエンジンクラッチと、締結によりロー側変速比に固定するローブレーキと、を有する駆動力合成変速機を備え、走行モードとして、電気自動車無段変速モードと電気自動車固定変速モードとハイブリッド車無段変速モードとハイブリッド車固定変速モードとを有するハイブリッド車において、
前記電気自動車固定変速モードからハイブリッド車無段変速モードへのモード遷移要求が出た場合、電気自動車無段変速モードを経由するモード遷移経路の選択を優先し、ドライバの過渡的な駆動力要求を電気自動車無段変速モードでは達成し得ない場合に限りハイブリッド車固定変速モードを経由するモード遷移経路を選択する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、モード遷移制御手段において、電気自動車固定変速モードからハイブリッド車無段変速モードへのモード遷移要求が出た場合、モード遷移途中の過渡的な最大駆動力を低く抑えるように二つのモード遷移経路のうち何れかが選択される。例えば、駆動力が低く抑えられ、エンジン始動時の駆動力ショックも少ない電気自動車無段変速モードを経由するモード遷移経路の選択を優先し、ドライバの過渡的な駆動力要求を電気自動車無段変速モードでは達成し得ない場合に限りハイブリッド車固定変速モードを経由するモード遷移経路を選択する。その結果、電気自動車固定変速モードからハイブリッド車無段変速モードへのモード遷移要求時、モード遷移途中の過渡的な最大駆動力を低く抑えることを選択条件とし、駆動力要求に合致した適切なモード遷移経路を選択することができる。
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、出力ギヤOG（出力部材）と、駆動力合成変速機TM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等が制御される。
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、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた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印加することによりそれぞれ独立に制御される。
前記駆動力合成変速機TMは、ラビニョウ型遊星歯車列PGR（差動装置）と、ローブレーキLBと、を有し、前記ラビニョウ型遊星歯車列PGRは、第１サンギヤS1と、第１ピニオンP1と、第１リングギヤR1と、第２サンギヤS2と、第２ピニオンP2と、第２リングギヤR2と、互いに噛み合う第１ピニオンP1と第２ピニオンP2とを支持する共通キャリアPCと、によって構成されている。つまり、ラビニョウ型遊星歯車PGRは、第１サンギヤS1と、第１リングギヤR1と、第２サンギヤS2と、第２リングギヤR2と、共通キャリアPCと、の５つの回転メンバを有する。この５つの回転メンバに対する入出力要素の連結関係について説明する。
前記第１サンギヤS1には、第１モータジェネレータMG1が連結されている。前記第１リングギヤR1は、ローブレーキLBを介してケースに固定可能に設けられている。前記第２サンギヤ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リングギヤR2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。前記共通キャリアPCには、出力ギヤOGが直結されている。なお、出力ギヤOGからは、図外の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（第１サンギヤS1）、エンジンＥ（第２リングギヤR2）、出力Output（出力ギヤOG）、第２モータジェネレータMG2（第２サンギヤS2）の順に配列され、ラビニョウ型遊星歯車列PGR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、縦軸に各回転メンバの回転数（回転速度）をとり、横軸に各回転メンバをとり、各回転メンバ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とローブレーキLBは、後述する油圧制御装置５からの油圧により締結される多板摩擦クラッチと多板摩擦ブレーキであり、エンジンクラッチECは、図２の共線図上において、エンジンＥと共に第２リングギヤR2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は、図２の共線図上において、第１リングギヤR1の回転速度軸（出力ギヤOGの回転速度軸と第２サンギヤS2の回転速度軸との間の位置）に配置される。
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２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三相交流を作り出す。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、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２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。
実施例１のハイブリッド車における走行モードとしては、電気自動車無段変速モード（以下、「EVモード」という。）と、電気自動車固定変速モード（以下、「EV-LBモード」という。）と、ハイブリッド車固定変速モード（以下、「LBモード」という。）と、ハイブリッド車無段変速モード（以下、「E-iVTモード」という。）と、を有する。
前記「EVモード」は、図２(a)の共線図に示すように、二つのモータジェネレータMG1.MG2のみで走行する無段変速モードであり、エンジンＥは停止でエンジンクラッチECは解放である。
前記「EV-LBモード」は、図２(b)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結した状態で、二つのモータジェネレータMG1,MG2のみで走行する固定変速モードであり、エンジンＥは停止でエンジンクラッチECは解放である。第１モータジェネレータMG1から出力Outputへの減速比、及び、第２モータジェネレータMG2から出力Outputへの減速比が大きいので駆動力が大きく出るモードである。
前記「LBモード」は、図２(c)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結した状態で、エンジンＥとモータジェネレータMG1,MG2で走行する固定変速モードであり、エンジンＥは運転でエンジンクラッチECは締結である。エンジンＥとモータジェネレータMG1,MG2から出力Outputへの減速比が大きいので駆動力が大きく出るモードである。
前記「E-iVTモード」は、図２(d)の共線図に示すように、エンジンＥとモータジェネレータMG1,MG2で走行する無段変速モードであり、エンジンＥは運転でエンジンクラッチECは締結である。
そして、前記４つ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、図３に示すような前記４つ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、車両の停止時や走行時には、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て最適な走行モードが選択される。なお、図３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「EV-LBモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、ローブレーキLBの締結・解放が行われる。「E-iVTモード」と「LBモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、ローブレーキLBの締結・解放が行われる。また、「EVモード」と「E-iVTモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、エンジンＥの始動・停止と共にエンジンクラッチECの締結・解放が行われる。「EV-LBモード」と「LBモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、エンジンＥの始動・停止と共にエンジンクラッチECの締結・解放が行われる。なお、これらのモード遷移制御のうち、一つのモード遷移動作（ローブレーキON/OFF、あるいは、エンジンON/OFF）で直接行けないようなモード遷移要求が出た場合（図４のクロス方向）、下記に述べるモード遷移経路の選択制御によりモード遷移が行われる。
次に、作用を説明する。
［モード遷移制御処理］
図５は実施例１の統合コントローラ６において実行される「EV-LBモード」から「E-iVTモード」への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（モード遷移制御手段）。
ステップＳ１では、「EV-LBモード」から「E-iVTモード」へのモード遷移指令時か否かが判断され、YESの場合はステップＳ２へ移行し、NOの場合はステップＳ１の判断が繰り返される。
ステップＳ２では、ステップＳ１での「EV-LBモード」から「E-iVTモード」へのモード遷移指令時との判断に基づき、望ましい駆動力指令・波形が「EVモード」で出せるか否かが判断され、YESの場合はステップＳ５へ移行し、NOの場合はステップＳ３へ移行する。ここで、「望ましい駆動力指令・波形」と記述しているのは、ドライバからの駆動力指令を整形して過渡駆動力波形を定める場合があるためである。また、望ましい駆動力指令・波形が「EVモード」で出せない場合とは、「EVモード」のマップ線と「LBモード」のマップ線とを比較した場合、図３のハッチングで示すＡ領域では、「LBモード」の方が「EVモード」より駆動力が大きい。このＡ領域を望ましい駆動力指令・波形が経由する場合は、望ましい駆動力指令・波形を「EVモード」で出せない。
ステップＳ３では、ステップＳ２にて望ましい駆動力指令・波形が「EVモード」で出せないとの判断に基づき、「EV-LBモード」から「LBモード」へモード遷移すると仮定した場合、エンジン始動時にエンジンクラッチECへの負荷が予め定めた負荷しきい値以上であるか否かが判断され、YESの場合はステップＳ５へ移行し、NOの場合はステップＳ４へ移行する。
ここで、「負荷しきい値」は、エンジン始動時に加えられるエンジンクラッチECの負荷として、クラッチ寿命が懸念されるレベル値により設定される。
ステップＳ４では、現在の入力回転数がエンジンアイドル回転数より低いか否かが判断され、YESの場合はステップＳ７へ移行し、NOの場合はステップＳ５へ移行する。なお、「EV-LBモード」での現在の入力回転数は、第２リングギヤ回転数センサ１２により検出される。
ステップＳ５では、ステップＳ２とステップＳ３とステップＳ４にて「EVモード」を経由するモード遷移経路の選択に基づき、バッテリS.O.Cが所定値以下か否かが判断され、YESの場合はステップＳ７へ移行し、NOの場合はステップＳ６へ移行する。
ここで、バッテリS.O.Cの「所定値」は、「EV-LBモード」から「EVモード」を経由するモード遷移経路を選択した場合、両モータジェネレータMG1,MG2にて消費される最大電力量に基づいて設定されている。
ステップＳ６では、ステップＳ５でNOと判断、つまり、バッテリS.O.Cにより両モータジェネレータMG1,MG2を駆動させる十分な充電量であると判断された場合、ローブレーキLBを先に解放する「EVモード」を経由するモード遷移経路、つまり、「EV-LBモード」→「EVモード」→「E-iVTモード」へと進むモード遷移経路が選択される。
ステップＳ７では、ステップＳ２とステップＳ３の判断ステップでNOと判断され、ステップＳ４でYESと判断された場合、あるいは、ステップＳ５でYESと判断された場合に限り、エンジンＥを先に始動する「LBモード」を経由するモード遷移経路、つまり、「EV-LBモード」→「LBモード」→「E-iVTモード」へと進むモード遷移経路が選択される。
［モード遷移の回り道選択基準］
本発明のモード遷移制御装置では、一つのモード遷移で直接行けないようなモード遷移要求が出た場合、下記に列挙する内容を考慮した上で、回り道によるモード遷移経路の選択を行うようにしている。
1.駆動力優先・通常走行モードとを設け、走行モードに応じて遷移経路を選択する。
2.過渡的に経由する個々のモードステップで、過渡的な駆動力の制限（変動）が小さい、もしくは、過渡的な駆動力の制限（変動）が無いような遷移経路を採用する。
3.過渡的に経由する個々のモードステップの遷移トータル時間（の推定値）がより短い遷移経路を採用する。
4.優先度を、過渡的な駆動力の制限が最小>遷移時間が短い（>エンジン始動停止が無い）の順番とする。
5.エンジンを停止するのは後回しにする。
6.クラッチ・ブレーキの負担が小さい遷移経路を採用する。
7.後に続くモード遷移を予測して、それをやりやすい経路を採用する。過渡的に経由するモードが逆に戻りやすい遷移経路を採用する。例えば、バッテリS.O.Cに連動したモード遷移要求の場合は、図４の上下方向のモード遷移を先に（すぐにそれが解除される可能性が少ないので）、駆動力要求の変化の場合は、図４の横方向のモード遷移を先に行うが、駆動力を出す場合には、図４の下方向（つまり、エンジンをかける側）を優先する。
［モード遷移制御作用］
実施例１のモード遷移制御は、上記モード遷移の回り道選択基準として決められていて、「EV-LBモード」から「E-iVTモード」へのモード遷移指令が出された場合であって、望ましい駆動力指令・波形が「EVモード」で実現でき、かつ、バッテリS.O.Cが所定値を超えている場合は、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ５→ステップＳ６へと進む流れとなり、ステップＳ６において、「EV-LBモード」→「EVモード」→「E-iVTモード」へと進むモード遷移経路が選択される。
また、「EV-LBモード」から「E-iVTモード」へのモード遷移指令が出された場合であって、望ましい駆動力指令・波形が「EVモード」で実現できない場合であるが、「EV-LBモード」から「LBモード」へモード遷移すると仮定した場合、エンジン始動時にエンジンクラッチECへの負荷が予め定めた負荷しきい値以上となり、かつ、バッテリS.O.Cが所定値を超えている場合は、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ５→ステップＳ６へと進む流れとなり、ステップＳ６において、「EV-LBモード」→「EVモード」→「E-iVTモード」へと進むモード遷移経路が選択される。
また、「EV-LBモード」から「E-iVTモード」へのモード遷移指令が出された場合であって、望ましい駆動力指令・波形が「EVモード」で実現できず、しかも、「EV-LBモード」から「LBモード」へモード遷移すると仮定した場合、エンジン始動時にエンジンクラッチECへの負荷が予め定めた負荷しきい値未満となり、かつ、現在の入力回転数がアイドル回転数よりも高く、かつ、バッテリS.O.Cが所定値を超えている場合は、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６へと進む流れとなり、ステップＳ６において、「EV-LBモード」→「EVモード」→「E-iVTモード」へと進むモード遷移経路が選択される。
一方、「EV-LBモード」から「E-iVTモード」へのモード遷移指令が出された場合であって、望ましい駆動力指令・波形が「EVモード」で実現できず、かつ、「EV-LBモード」から「LBモード」へモード遷移すると仮定した場合、エンジン始動時にエンジンクラッチECへの負荷が予め定めた負荷しきい値未満となり、かつ、現在の入力回転数がアイドル回転数よりも低い場合は、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ７へと進む流れとなり、ステップＳ７において、「EV-LBモード」→「LBモード」→「E-iVTモード」へと進むモード遷移経路が選択される。
さらに、「EV-LBモード」から「E-iVTモード」へのモード遷移指令が出された場合であって、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４の条件判断で「EV-LBモード」から「EVモード」へのモード遷移が選択される場合であっても、バッテリS.O.Cが所定値以下の場合は、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２（→ステップＳ３→ステップＳ４）→ステップＳ５→ステップＳ７へと進む流れとなり、ステップＳ７において、「EV-LBモード」→「LBモード」→「E-iVTモード」へと進むモード遷移経路が選択される。
［「EVモード」を経由するモード遷移作用］
「EVモード」を経由する場合の特徴は、
・エンジンクラッチECの締結をベストな条件（入力回転数とエンジン回転数とのミート条件。エンジンアイドル時もエンジン停止時も同じ）で行えるので、エンジン始動時の駆動力ショックが小さい。
・エンジンＥの始動が最適な条件で行えるので、エンジンクラッチECの発熱や摩耗を小さく抑えることができる。
・エンジンＥの始動が最適な条件で行えるので、パワートレインの共振を小さく抑えることができる。
・最大駆動力は「EVモード」で低くなるので、「EVモード」中は駆動力が低くなり、さらに、エンジン始動時の駆動力低下も加わる。
よって、「EV-LBモード」から「E-iVTモード」にモード遷移する場合、「EVモード」を経由するモード遷移経路が、「LBモード」を経由するモード遷移経路に優先して選択される。
ここで、「EVモード」を経由し「E-iVTモード」にモード遷移する場合のエンジン始動作用について図６に示す共線図に基づき説明する。
図６(a)に示す「EVモード」の定常状態から共線図上のレバーを出力Outputを中心として反時計回り方向に回転させる回転モーメントを与え、エンジンＥが連結される第２リングギアR2の回転数を図６(b)に示すようにゼロにする。そして、第２リングギアR2の回転数がゼロになった時点でエンジンクラッチECを締結し、共線図上のレバーを出力Outputを中心として時計回り方向に回転させる回転モーメントを与え、エンジン回転数を上げてゆくと共に、燃料供給と点火を行って図６(c)に示す状態でエンジンＥを始動する。エンジンＥの始動後は、エンジン回転数Ｅを上げ、図６(d)に示すように、「E-iVTモード」の定常状態とする。
すなわち、「EV-LBモード」→「EVモード」→「E-iVTモード」にモード遷移する場合、ローブレーキLBを解放して「EV-LBモード」→「EVモード」とした後、「EVモード」から「E-iVTモード」に移行摺る場合、エンジン始動に先行し、両モータジェネレータMG1,MG2による変速によりエンジンＥが連結される第２リングギアR2の回転数をゼロとし、エンジンクラッチECのすりあげによるエンジン始動をしないで済むため、エンジン始動時の駆動力ショックが小さい抑えることができるばかりでなく、エンジンクラッチECの発熱や摩耗が小さく抑えられることで、エンジンクラッチECの寿命などに好影響を与える。
次に、「EV-LBモード」→「EVモード」→「E-iVTモード」にモード遷移する場合、目標駆動力に対する実績駆動力の特性について説明する。
走行モードマップ上でのハイブリッド車の運転点が、図７(a)で「EV-LBモード」領域内の点０から、「EVモード」領域内の点１へ移動し、さらに、「E-iVTモード」領域内の点２へ移動するというように、「EV-LBモード」から「E-iVTモード」へのモード遷移指令に対し、「EVモード」を経由する場合には、図７(b)に示すように、点１でローブレーキLBを解放して「EV-LBモード」から「EVモード」へ移行し、点２でエンジンＥを始動して「E-iVTモード」へ移行することで、モード遷移における過渡的な実績駆動力を低く抑え、かつ、エンジン始動時の駆動力ショックを小さくしながら、エンジン始動後に実績駆動力を目標駆動力まで上げることができる。
［「LBモード」を経由するモード遷移作用］
「LBモード」を経由する場合の特徴は、
・ローブレーキLBが締結可能な車速域で中・大駆動力が要求された場合、中・大駆動力要求に応えることができる。
・エンジンＥの始動によるエンジントルクが加わることで、目標駆動力に対し実績駆動力を応答良く立ち上げることができる。
・バッテリS.O.Cの低下により電気自動車系のモードが禁止されたときに対応できる。
・エンジンクラッチECの締結は、車速により与えられた条件でせざるを得ないが、この欠点は、エンジンアイドル状態では重大ではなくなる。
よって、「EV-LBモード」から「E-iVTモード」にモード遷移する場合、特に、中・大駆動力の要求があり、エンジンクラッチECの寿命が問題なく、かつ、エンジン始動に伴う駆動力ショックの問題が無い場合、あるいは、バッテリS.O.Cで「EVモード」への移行が禁止されている場合に限り「LBモード」を経由するモード遷移経路が選択される。
ここで、「EV-LBモード」→「LBモード」→「E-iVTモード」にモード遷移する場合、目標駆動力に対する実績駆動力の特性について説明する。
走行モードマップ上でのハイブリッド車の運転点が、図８(a)で「EV-LBモード」領域内の点０から、「E-iVTモード」及び「LBモード」領域内の点１，２へ移動し、「EV-LBモード」から「E-iVTモード」へのモード遷移指令に対し、「LBモード」を経由する場合には、図８(b)に示すように、点１で「EV-LBモード」からエンジンＥを始動して「EV-LBモード」から「LBモード」へ移行し、点１でエンジン始動が完了するまでの僅かの時間を経過すると実績駆動力を目標駆動力まで上げることができる。
すなわち、「EV-LBモード」から「E-iVTモード」へのモード遷移指令に対し、「LBモード」を経由する場合には、「EVモード」では実現できない中・大駆動力が要求された場合、この中・大駆動力要求に応えることができる。また、「LBモード」を経由する場合には、エンジンＥの始動によるエンジントルクが加わることで、目標駆動力に対し実績駆動力を応答良く立ち上げることができる。さらに、バッテリS.O.Cが低下している場合も対応できる。加えて、入力回転数がエンジンアイドル状態で行われることで、エンジンクラッチECの締結による駆動力ショックも小さく抑えられる。
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) エンジンＥとモータと出力部材とを連結した差動装置と、該差動装置とエンジンＥとの連結を切り離し可能なエンジンクラッチECと、締結によりロー側変速比に固定するローブレーキLBと、を有する駆動力合成変速機TMを備え、走行モードとして、エンジン停止・エンジンクラッチ解放・モータ駆動・ローブレーキ解放による「EVモード」と、エンジン停止・エンジンクラッチ解放・モータ駆動・ローブレーキ締結による「EV-LBモード」と、エンジン駆動・エンジンクラッチ締結・モータ駆動・ローブレーキ解放による「E-iVTモード」と、エンジン駆動・エンジンクラッチ締結・モータ駆動・ローブレーキ締結による「LBモード」と、を有するハイブリッド車において、前記「EV-LBモード」から「E-iVTモード」へのモード遷移要求が出た場合、モード遷移途中の過渡的な最大駆動力を低く抑えるように「EVモード」を経由するモード遷移経路と「LBモード」を経由するモード遷移経路との何れかを選択するモード遷移制御手段を設けたため、「EV-LBモード」から「E-iVTモード」へのモード遷移要求時、モード遷移途中の過渡的な最大駆動力を低く抑えることを選択条件とし、駆動力要求に合致した適切なモード遷移経路を選択することができる。
(2) 前記モード遷移制御手段は、「EV-LBモード」から「E-iVTモード」へのモード遷移要求が出た場合、「EVモード」を経由するモード遷移経路の選択を優先し、ドライバの過渡的な駆動力要求を「EVモード」では達成し得ない場合に限り「LBモード」を経由するモード遷移経路を選択するため、過渡的な中・大駆動力要求に対しては「LBモード」を経由するモード遷移経路の選択により達成し、それ以外の場合は、「EVモード」を経由して「E-iVTモード」に遷移する場合のメリットであるエンジン始動時の駆動力ショック・エンジンクラッチECの発熱や摩耗・パワートレインの共振を小さく抑えることができる。
(3) 前記モード遷移制御手段は、「EV-LBモード」から「E-iVTモード」へのモード遷移要求が出た場合、ドライバの過渡的な駆動力要求を「EVモード」で達成し得ない場合であっても、「EV-LBモード」から「LBモード」へのモード遷移を行うとエンジンクラッチECへの負荷が大きくなると判断されると、「EVモード」を経由するモード遷移経路を選択するため、エンジンクラッチECの耐久信頼性を長期にわたって確保することができる。
(4) 前記モード遷移制御手段は、「EV-LBモード」から「E-iVTモード」へのモード遷移要求が出た場合、ドライバの過渡的な駆動力要求を「EVモード」で達成し得ない場合で、かつ、「EV-LBモード」から「LBモード」へのモード遷移を行ってもエンジンクラッチECへの負荷が小さくなると判断される場合であっても、現在の入力回転数がエンジンアイドル回転数よりも高い場合には、「EVモード」を経由するモード遷移経路を選択するため、「EV-LBモード」から「LBモード」へのモード遷移時にエンジン始動に伴う駆動力ショックを低く抑えることができる。
(5) 前記モード遷移制御手段は、「EV-LBモード」から「E-iVTモード」へのモード遷移要求が出た場合、他の条件の成立に基づき「EVモード」を経由するモード遷移経路を選択する場合であっても、バッテリS.O.Cが所定値以下の場合には、「LBモード」へのモード遷移経路を選択するため、電気自動車モードへの遷移が禁止されている場合、速やかに「EV-LBモード」から「E-iVTモード」へのモード遷移を達成することができる。
(6) 前記差動装置は、共線図上に４つ以上の入出力要素が配列され、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とを連結したラビニョウ型遊星歯車列PGRであり、前記ローブレーキLBは、共線図上で出力ギヤOGを挟んでエンジンＥとは反対位置に配置される前記ラビニョウ型遊星歯車列PGRの回転メンバを締結により固定する摩擦締結要素であるため、モード遷移制御におけるラビニョウ型遊星歯車列PGRの変速に伴う動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデルを導入することができる。
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、差動装置とエンジンクラッチとローブレーキとを備え、４つの走行モードのみを持つ駆動力合成変速機の例を示したが、摩擦締結要素の数を増した４以上の走行モードを持つ駆動力合成変速機にも適用できるし、また、差動装置としては、ラビニョウ型遊星歯車列による差動装置以外にも、例えば、単純遊星歯車列を複数備えた差動装置等にも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を示す全体システム図である。 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に採用されたラビニョウ型遊星歯車列による各走行モードをあらわす共線図である。 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での走行モードマップの一例を示す図である。 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での４つの走行モード間におけるモード遷移経路を示す図である。 実施例１の統合コントローラにおいて実行される「EV-LBモード」から「E-iVTモード」への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。 「EVモード」を経由して「E-iVTモード」にモード遷移する場合のエンジン始動作用の流れを示す共線図である。 「EV-LBモード」→「EVモード」→「E-iVTモード」へのモード遷移要求時の例を示す目標駆動力と実績駆動力との関係特性図である。 「EV-LBモード」→→「LBモード」→「E-iVTモード」へのモード遷移要求時の例を示す目標駆動力と実績駆動力との関係特性図である。
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
OG 出力ギヤ（出力部材）
TM 駆動力合成変速機
PGR ラビニョウ型遊星歯車列（差動装置）
EC エンジンクラッチ
LB 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２リングギヤ回転数センサ

Claims (5)

  1. エンジンとモータと出力部材とを連結した差動装置と、該差動装置とエンジンとの連結を切り離し可能なエンジンクラッチと、締結によりロー側変速比に固定するローブレーキと、を有する駆動力合成変速機を備え、
    走行モードとして、エンジン停止・エンジンクラッチ解放・モータ駆動・ローブレーキ解放による電気自動車無段変速モードと、エンジン停止・エンジンクラッチ解放・モータ駆動・ローブレーキ締結による電気自動車固定変速モードと、エンジン駆動・エンジンクラッチ締結・モータ駆動・ローブレーキ解放によるハイブリッド車無段変速モードと、エンジン駆動・エンジンクラッチ締結・モータ駆動・ローブレーキ締結によるハイブリッド車固定変速モードと、を有するハイブリッド車において、
    前記電気自動車固定変速モードからハイブリッド車無段変速モードへのモード遷移要求が出た場合、電気自動車無段変速モードを経由するモード遷移経路の選択を優先し、ドライバの過渡的な駆動力要求を電気自動車無段変速モードでは達成し得ない場合に限りハイブリッド車固定変速モードを経由するモード遷移経路を選択する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、
    前記モード遷移制御手段は、電気自動車固定変速モードからハイブリッド車無段変速モードへのモード遷移要求が出た場合、ドライバの過渡的な駆動力要求を電気自動車無段変速モードで達成し得ない場合であっても、電気自動車固定変速モードからハイブリッド車固定変速モードへのモード遷移を行うとエンジンクラッチへの負荷が大きくなると判断されると、電気自動車無段変速モードを経由するモード遷移経路を選択する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、
    前記モード遷移制御手段は、電気自動車固定変速モードからハイブリッド車無段変速モードへのモード遷移要求が出た場合、ドライバの過渡的な駆動力要求を電気自動車無段変速モードで達成し得ない場合で、かつ、電気自動車固定変速モードからハイブリッド車固定変速モードへのモード遷移を行ってもエンジンクラッチへの負荷が小さくなると判断される場合であっても、現在の入力回転数がエンジンアイドル回転数より高い時には、電気自動車無段変速モードを経由するモード遷移経路を選択する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、
    前記モード遷移制御手段は、電気自動車固定変速モードからハイブリッド車無段変速モードへのモード遷移要求が出た場合、他の条件の成立に基づき電気自動車無段変速モードを経由するモード遷移経路を選択する場合であっても、バッテリ容量が所定値よりも低い場合には、ハイブリッド車固定変速モードへのモード遷移経路を選択する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。
  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のモード遷移制御装置において、
    前記差動装置は、共線図上に４つ以上の入出力要素が配列され、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ラビニョウ型遊星歯車列であり、
    前記ローブレーキは、共線図上で出力部材を挟んでエンジンとは反対位置に配置される前記ラビニョウ型遊星歯車列の回転メンバを締結により固定する摩擦締結要素である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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