JP4144572B2

JP4144572B2 - ハイブリッド車両のモード遷移制御装置

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Publication number: JP4144572B2
Application number: JP2004199253A
Authority: JP
Inventors: 順中野渡
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2024-07-06
Also published as: JP2006025487A

Description

本発明は、ハイブリッド車両のモード遷移制御装置に関し、特に走行モードの遷移制御に関する。

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る（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車両は、エンジンと第１及び第２モータジェネレータの三つの動力源からトルクの入力を受け、要求駆動力に応じたトルクを出力する。このとき、締結要素の締結状態が異なる複数の走行モードを備えており、車両の走行状態に応じて最適な走行モードを選択し、適宜モード遷移を行っている。
特開２００３−３２８０８号公報

ここで、例えば第１走行モードで走行中に、運転者の要求駆動力が大きくなり、更に高駆動力を出力可能な第２走行モードに遷移する場合、現在の走行モードにおいて出力している駆動トルクを維持しつつ、モード遷移を行うこととなる。第１走行モードにおいて第１及び第２モータジェネレータにより出力可能な駆動トルクは限られており、駆動トルクを出力しつつモード遷移に必要なトルクを出力することは困難であり、モード遷移に時間がかかり、応答性の悪化を招くという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、運転者の要求に対する応答性を向上することが可能なハイブリッド車両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、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、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モード制御手段と、運転状態に応じて最適な走行モードを予め設定した最適モードマップに基づいて、走行モードを選択するモード選択手段と、を備えたハイブリッド車両のモード遷移制御装置において、運転者の操作するアクセルペダル開速度を検出するアクセルペダル開速度検出手段と、検出されたアクセルペダル開速度が大きいときは、最適モードマップに係わらず、現在の走行モードよりも大きな駆動力を出力可能な走行モードに遷移させる遷移制御手段とを設けた。
また、前記遷移制御手段は、検出されたアクセルペダル開速度に応じて必要な遷移エネルギを設定する遷移エネルギ設定部を有し、
現在の走行モードにより出力可能な最大駆動力よりも前記遷移エネルギだけ低い駆動力に到達したときは、大きな駆動力を出力可能な走行モードに遷移させることとした。

よって、モードマップに係わらず、運転者の意図に応じて高い駆動力を出力可能なモードへの遷移を行うことで、素早いモード遷移が可能となり、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の構成を説明する。
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。

（アクセルペダル開速度に基づくモード遷移制御）
次に、実施例１におけるアクセルペダル開速度に基づくモード遷移制御処理について説明する。図７はアクセルペダル開速度ΔAPOとアクセルペダル開度APOの関係に基づいて、最適モードが設定された推定モードマップである。ここでは、具体的な例として、Low-iVTモードからLowモードに遷移する場合について説明する。

図５のモードマップで説明したように、運転者の要求駆動力Fdrvと車速VSPとS.O.Cとの関係に基づいて、エネルギ消費量が最低となる最適な走行モードが予め設定されている。ここで、要求駆動力Fdrvと車速VSPとS.O.Cによって規定される運転点がLow-iVTモードに存在する場合は、最適走行モードとしてLow-iVTモードが選択されることとなる。このとき、運転者がアクセルペダルを踏み込み、要求駆動力Fdrvが増加すると、車速VSPが急激に変化することはないため、運転点は図５のモードマップ上において上方に移動し、最適モードとして変速比固定のLowモードが選択されることとなる。

一般に、Low-iVTモードでは、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のエネルギは、駆動エネルギと、変速比を安定させる変速比維持エネルギに分けられ、大きな駆動力を出力することは得意ではない。これに対し、Lowモードでは、ハイローブレーキHLBにより変速比が固定されるため、変速比維持エネルギが必要なく、第２モータジェネレータトルクを全て駆動エネルギとして使用可能である。

図９はLow-iVTモードからLowモードへモード遷移するときの変化を表す共線図である。共線図に示すように、Low-iVTモードからLowモードへの遷移は、ハイローブレーキHLBの締結により成される。このとき、短時間での出力軸回転数OUTは変化しないと考えると、第１モータジェネレータMG1の回転数を下げ、第２モータジェネレータMG2の回転数を上昇させ、エンジン回転数を若干上昇させることでモード遷移が達成される。

今、Low-iVTモードにおいて、エンジンＥ，第１モータジェネレータMG1，第２モータジェネレータMG2が、それぞれの機械的構成の限界値もしくは電力最大値によって規定されるLow-iVTモードのエネルギ最大値を出力し、最大駆動力を発生させた状態で変速比を維持しているとする。すなわち、駆動エネルギと変速比維持エネルギの和がエネルギ最大値である。この状態からLowモードへのモード遷移を行う場合、駆動力を維持した状態でモード遷移を行うには、変速比維持エネルギのみを用いて変速比を変更（モード遷移）しなければならず、モード遷移に時間がかかる。

そこで、実施例１では、図７に示すようにアクセルペダル開速度ΔAPOに応じて、新たにLowモード領域を設定した。モードマップは、アクセルペダル開度がAPO１のときに初めてLow-iVTモードからLowモードへのモード遷移指令を出力する。これに対し、図７の推定モードマップは、アクセルペダル開度が小さなAPO２より大きく、APO１より小さな領域であっても、アクセルペダル開速度ΔAPOが大きいときは、Lowモードへの遷移指令を出力することとした。言い換えると、図７に示す推定モードマップは、車両の運転点が運転者の意図に応じてどこに移動するかを推定するものであり、この推定された運転点に基づいて最適な走行モードを選択することが可能となる。

すなわち、アクセルペダル開速度ΔAPOが大きいときは、それだけ運転者の要求駆動力Fdrvが急激に上昇することを望んでおり、また、必要と推定される要求駆動力Fdrvの最大値も、現在のLow-iVTモードでは達成できないと考えられる。このとき、上述したように、Low-iVTモードで出力可能な最大駆動力を出力し、その後Lowモードに遷移すると、素早くモード遷移を実行するのに必要なエネルギを確保できない。よって、Low-iVTモードで出力可能な最大駆動力よりも小さな駆動力を出力している状態、すなわち最大駆動力までの余裕が残った状態でモード遷移を開始する。これにより、現在の駆動力を維持し、又は上昇させながら素早いモード遷移を達成するエネルギを確保することが可能となり、運転者の意図に応じて応答性の高い変速制御を達成することができる。

図８は実施例１のモード遷移制御を表すフローチャートである。
ステップ１０１では、現在の車両の運転点（S.O.C，Fdrv，VSP）を読み込む。
ステップ１０２では、モードマップから、現在の車両の運転点に対応する最適な走行モードmode*を読み込む。
ステップ１０３では、現在の走行モードmodeを読み込む。
ステップ１０４では、最適モードmode*と現在の走行モードmodeが一致しているかどうかを判断し、一致しているときはステップ１０６へ進み、それ以外はステップ１０５へ進む。
ステップ１０５では、最適モードmode*への遷移を開始する。

ステップ１０６では、アクセルペダル開速度ΔAPOを算出する。
ステップ１０７では、図７に示す推定モードマップから新たな最適モードmode*(new)を選択する。
ステップ１０８では、現在の走行モードmodeが新たな最適モードmode*(new)と一致しているかどうかを判断し、一致しているときは本制御フローを終了し、それ以外はステップ１０９へ進む。
ステップ１０９では、新たな最適モードmode*(new)に遷移する。

次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車両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)運転者の操作するアクセルペダル開速度を検出し、検出されたアクセルペダル開速度に基づいて、現在の運転点がどの運転点に移動するかを推定する運転点推定手段として推定モードマップを設定した。これにより現在の運転点が通常のモードマップにおいて最大駆動力の低い走行モードが選択されていたとしても、推定モードマップから駆動力の高い走行モードが選択されたときは、この駆動力の高い走行モードに遷移することとした。

すなわち、アクセルペダル開速度ΔAPOが大きいときは、それだけ運転者の要求駆動力Fdrvが急激に上昇することを望んでいるため、Low-iVTモードで出力可能な最大駆動力よりも小さな駆動力を出力している状態、すなわち最大駆動力までの余裕が残った状態でモード遷移を開始する。これにより、現在の駆動力を維持し、又は上昇させながら素早いモード遷移を達成するエネルギを確保することが可能となり、運転者の意図に応じて応答性の高い変速制御を達成することができる。

また、図７の推定モードマップに示すように、APO１とAPO２との間を線形な特性で接続した。これにより、アクセルペダル開速度が中程度のときは、そのアクセルペダル開速度に応じて必要な遷移エネルギを確保しており、それまでは極力Low-iVTモードで走行可能なため、燃料消費量を極力低減した状態で運転者の意図に応じた変速制御を達成することができる。
尚、一般に、エンジンを駆動源として走行する車両に搭載された自動変速機において、複数の締結要素の締結・解放の組み合わせによって変速段を達成する車両にあっては、変速時に、ある締結要素を解放し、他の締結要素を締結することで変速が行われる（所謂、掛けかえ制御）。更に詳述すると、ある締結要素を解放する際、急激に解放するとエンジンのからぶきを招くため、一旦締結容量を下げ、他の締結要素の締結容量を上げ、他の締結容量が確保された段階で初めてある締結要素の解放を開始する。このとき、通常の自動変速機では、動力源がエンジンのみであり、また、他の締結要素の締結容量を上げた段階でその締結容量分のトルクが出力軸トルクの減少を招く。よって、出力軸トルクの減少を発生させずに変速することは非常に困難である。これに対し、動力源としてエンジンＥと第１及び第２モータジェネレータMG1，MG2を備えた実施例１のハイブリッド車両にあっては、モード遷移時に常に出力軸トルクを制御することが可能となり、出力軸トルクの減少を招くことなく安定したモード遷移制御を達成することができる。

次に、実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同様であるため異なる点についてのみ説明する。図１０は実施例２のモード遷移制御を表すフローチャートである。尚、ステップ２０１〜ステップ２０６までは、実施例１の図８に示すフローチャートのステップ１０１〜ステップ１０６と同様であるため説明を省略する。

ステップ２０７では、アクセルペダル開速度ΔAPOが所定値よりも大きいかどうかを判断し、大きいときはステップ２０８へ進み、それ以外はステップ２０９へ進む。

ステップ２０８では、現在の走行モードmodeで出力可能な駆動力最大値fmaxより大きな駆動力最大値Fmaxを有する走行モードへ即座に遷移する。

ステップ２０９では、アクセルペダル開速度ΔAPOが中程度を表す所定範囲内かどうかを判断し、所定範囲内のときはステップ２１０へ進み、それ以外はステップ２１１へ進む。
ステップ２１０では、現在の走行モードmodeで出力可能な駆動力最大値fmaxよりも所定駆動力Δf小さな駆動力に到達した段階で、大きな駆動力最大値Fmaxを有する走行モードへ即座に遷移する。

ステップ２１１では、アクセルペダル開速度ΔAPOが小さいと判断されるため、現在の走行モードmodeの駆動力最大値fmaxに到達した段階で、更に高駆動力が要求されているときは、大きな駆動力最大値Fmaxを有する走行モードに遷移する。

上記モード遷移制御について図１１〜図１３のタイムチャートに基づいて説明する。尚、実施例２では、現在の走行モードの駆動力最大値よりも大きな駆動力最大値を達成可能な走行モードが存在すれば、その走行モードに遷移することを表しており、走行モードを限定するものではない。ただし、説明のため実施例１と同様に、Low-iVTモードからLowモードへの遷移を想定して説明する。

図１１はΔAPOが大きいと判断されたときのモード遷移制御を表すタイムチャートである。ある運転点において、Low-iVTモードで走行している際、時刻ｔ１において、運転者がアクセルペダルを大きく踏み込み、ΔAPOが大きいと判断されると、要求駆動力Fdrvに追従するように駆動力を上昇させると共に、モード遷移を実行する。このとき、実施例１で説明したように、Low-iVTモードにおける最大駆動力fmaxに到達するまでは、まだ余裕があり、モード遷移に必要なエネルギを十分に確保した状態であっても駆動力を上昇させることが可能となる。

時刻ｔ２において、モード遷移が完了すると、Lowモードにより駆動力を要求駆動力まで一気に上昇させる。これにより、運転者の意図に応じた応答性の高い変速制御を達成することができる。

図１２はΔAPOが中程度と判断されたときのモード遷移制御を表すタイムチャートである。ある運転点において、Low-iVTモードで走行している際、時刻ｔ１１において、運転者がアクセルペダルを踏み込み、ΔAPOが中程度と判断されると、Low-iVTモードでの最大駆動力fmaxよりもΔf小さな駆動力に到達するまでは、Low-iVTモードでの駆動力制御が継続される。

時刻ｔ１２において、実駆動力が（fmax−Δf）に到達すると、モード遷移を実行する。このとき、モード遷移の遷移速度は中程度でよいため、Δfのエネルギを用いたモード遷移が実行される。尚、このΔfは、アクセルペダル開速度ΔAPOに応じて適宜設定されるものとするが、固定値として設定してもよく、特に限定しない。

時刻ｔ１３において、モード遷移が完了すると、Lowモードにより駆動力を要求駆動力まで一気に上昇させる。これにより、極力燃料消費量の少ない走行モードを選択しつつ、運転者の意図に応じた応答性の高い変速制御を達成することができる。

図１３はΔAPOが小さいと判断されたときのモード遷移制御を表すタイムチャートである。ある運転点において、Low-iVTモードで走行している際、時刻ｔ２１において、運転者がアクセルペダルを踏み込み、ΔAPOが小さいと判断されると、Low-iVTモードでの最大駆動力fmaxに到達するまでLow-iVTモードでの駆動力制御が継続される。

時刻ｔ２２において、実駆動力がfmaxに到達すると、モード遷移を実行する。このとき、モード遷移の遷移速度は低くてよいため、変速比維持エネルギのみを用いたモード遷移が実行される。

時刻ｔ２３において、モード遷移が完了すると、Lowモードにより駆動力を要求駆動力まで一気に上昇させる。これにより、極力燃料消費量の少ない走行モードを選択しつつ、運転者の意図に応じた変速制御を達成することができる。

以上説明したように、実施例２では、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1)アクセルペダル開速度が大きいときは、最適モードマップに係わらず、現在の走行モードよりも大きな駆動力を出力可能な走行モードに遷移させることとした。よって、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

(2)検出されたアクセルペダル開速度が中程度のときは、現在の走行モードにより出力可能な最大駆動力fmaxよりも低い駆動力（fmax−Δf）に到達したときに、現在の走行モードよりも大きな駆動力Fmaxを出力可能な走行モードに遷移させることとした。すなわち、実施例１ではアクセルペダル開速度ΔAPOとアクセルペダル開度APOとの関係に基づいて、新たな走行モード領域mode*(new)を設定した。これに対し、実施例２では、運転者の要求駆動力Fdrvに応じた遷移速度を確保可能な遷移エネルギを確保するために、駆動エネルギΔfを確保することとした。よって、アクセルペダル開速度ΔAPOに応じた遷移エネルギを確実に確保することができる。また、（fmax−Δf）までは極力最適モードマップで選択された最適な走行モードで走行するため、燃料消費量を極力低減した状態で運転者の意図に応じた変速制御を達成することができる。

(3)検出されたアクセルペダル開速度ΔAPOが小さいときは、現在の走行モードにより出力可能な最大駆動力fmaxに到達した後、更に要求駆動力が高まったときに現在の走行モードよりも大きな駆動力Fmaxを出力可能な走行モードに遷移させることとした。よって、駆動力を損なうことなく変速比維持エネルギを用いてスムーズに走行モードを遷移することができる。

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、アクセルペダル開度APOとアクセルペダル開速度ΔAPOにより設定された推定モードマップによりモード遷移制御を行った。これに対し、例えば、現在の運転点をベクトル化し、このベクトルの先端が属する推定運転点に基づいて、通常のモードマップから要求駆動力に応じた新たな走行モードを設定し、モード遷移を行うこととしてもよい。これにより、別途、推定モードマップ等を複数設ける必要が無く、どの走行モードにも対応したモード遷移制御が可能である。

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の推定モードマップを表す図である。実施例１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。実施例１のLow-iVTモードからLow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２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。実施例２のΔAPOが大きいときのモード遷移の状態を表すタイムチャートである。実施例２のΔAPOが中程度のとのきのモード遷移の状態を表すタイムチャートである。実施例２のΔAPOが小さいときのモード遷移の状態を表す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
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

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、
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モード制御手段と、
運転状態に応じて最適な走行モードを予め設定した最適モードマップに基づいて、走行モードを選択するモード選択手段と、
を備えたハイブリッド車両のモード遷移制御装置において、
運転者の操作するアクセルペダル開速度を検出するアクセルペダル開速度検出手段と、
検出されたアクセルペダル開速度が大きいときは、最適モードマップに係わらず、現在の走行モードよりも大きな駆動力を出力可能な走行モードに遷移させる遷移制御手段と、
を設け、
前記遷移制御手段は、検出されたアクセルペダル開速度に応じて必要な遷移エネルギを設定する遷移エネルギ設定部を有し、
現在の走行モードにより出力可能な最大駆動力よりも前記遷移エネルギだけ低い駆動力に到達したときは、大きな駆動力を出力可能な走行モードに遷移させること
を特徴とするハイブリッド車両のモード遷移制御装置。
請求項１に記載のハイブリッド車両のモード遷移制御装置において、
前記遷移制御手段は、検出されたアクセルペダル開速度が中程度のときは、現在の走行モードにより出力可能な最大駆動力よりも所定駆動力だけ低い駆動力に到達したときに、現在の走行モードよりも大きな駆動力を出力可能な走行モードに遷移させること
を特徴とするハイブリッド車両のモード遷移制御装置。
請求項１または２に記載のハイブリッド車両のモード遷移制御装置において、
前記遷移制御手段は、検出されたアクセルペダル開速度が小さいときは、現在の走行モードにより出力可能な最大駆動力に到達した後、更に要求駆動力が高まったときに現在の走行モードよりも大きな駆動力を出力可能な走行モードに遷移させること
を特徴とするハイブリッド車両のモード遷移制御装置。
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、
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モード制御手段と、
運転状態に応じて最適な走行モードを予め設定した最適モードマップに基づいて、走行モードを選択するモード選択手段と、
を備えたハイブリッド車両のモード遷移制御装置において、
運転者の操作するアクセルペダル開速度を検出するアクセルペダル開速度検出手段と、
検出されたアクセルペダル開速度に基づいて、現在の運転点がどの運転点に移動するかを推定する運転点推定手段と、
推定された運転点に応じた最適な走行モードに遷移する遷移制御手段と、
を設け、
前記遷移制御手段は、検出されたアクセルペダル開速度に応じて必要な遷移エネルギを設定する遷移エネルギ設定部を有し、
現在の走行モードにより出力可能な最大駆動力よりも前記遷移エネルギだけ低い駆動力に到達したときは、大きな駆動力を出力可能な走行モードに遷移させること
を特徴とするハイブリッド車両のモード遷移制御装置。
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モード遷移制御装置において、
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モード遷移制御装置。