JP7010384B2 - 電動車両の制御方法および電動車両の駆動システム - Google Patents

Description

本発明は、シリーズハイブリッドモードとエンジン直結モードとを切り換えて走行可能に構成された電動車両の制御方法および駆動システムに関する。

内燃エンジンの動力により発電機を駆動し、この発電機が生じさせた電力により走行用の電気モータ（以下「走行モータ」という）を作動させるように構成されたシリーズハイブリッド型の駆動システムが知られている。ＪＰ２００４－１２３０６０Ａには、そのような駆動システムとして、内燃エンジンと駆動輪とをクラッチを介して接続し、内燃エンジンの動力を駆動輪に対して走行モータを介さずに伝達可能に構成されたものが開示されている（図７）。

ＪＰ２００４－１２３０６０Ａに記載の技術によると、内燃エンジンを駆動輪に直結させるエンジン直結モードにより走行する場合に、単に内燃エンジンと駆動輪とをクラッチを介して接続しただけでは、走行モータと駆動輪との動力接続が遮断されず、走行モータが駆動輪に連れ回されることとなる。これにより、走行モータのフリクションが車両を推進するうえでの負荷となり、システム全体での効率を悪化させ、単位電力量当たりの走行可能距離である電費を低下させる、という問題がある。

これに対し、本出願人は、走行モータと駆動輪との間に、内燃エンジンと駆動輪との間のもの（以下「第１クラッチ」という）とは別のクラッチ（以下「第２クラッチ」という）を介装し、エンジン直結モードによる場合に、第１クラッチを締結させる一方、第２クラッチを解放させることを検討している。これにより、走行モータの連れ回りによる効率の悪化を抑制することが可能となる。

ここで、走行モードの切換えに際し、単にモード切換後に締結された状態となるクラッチ（以下「締結側のクラッチ」という）を締結し、モード切換後に解放された状態となるクラッチ（以下「解放側のクラッチ」という）を解放させるだけとしたのでは、依然として次の懸念が残る。エンジン直結モードから走行モータを駆動源とするシリーズハイブリッドモードへの切換えにおいて、切換中の走行状態次第では、締結側のクラッチと解放側のクラッチとの架替えが円滑に進まず、運転性を悪化させる場合があることである。

本発明は、以上の問題を考慮した電動車両の制御方法および電動車両の駆動システムを提供することを目的とする。

一態様では、内燃エンジンと、内燃エンジンの動力を受けて発電可能に配設された発電モータと、発電モータが生じさせた電力により駆動可能に配設された走行モータと、を備え、内燃エンジンと駆動輪とを、第１クラッチを介して断接可能に接続する一方、走行モータと駆動輪とを、第１クラッチとは異なる第２クラッチを介して断接可能に接続し、走行モータを駆動源として、走行モータの動力を駆動輪に伝達させて走行するシリーズハイブリッドモードと、内燃エンジンおよび発電機のうち、少なくとも一方を駆動源として、当該駆動源の動力を駆動輪に伝達させて走行するエンジン直結モードと、を切換可能に構成された電動車両の制御方法が提供される。本態様では、エンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの、減速を伴うモード切換時に、所定の車速に減速するまでに締結側である第２クラッチの回転同期または締結が完了しないときは、第２クラッチの締結が完了する前に、解放側である第１クラッチを解放させる。

他の態様では、電動車両の駆動システムが提供される。

図１は、本発明の一実施形態に係る電動車両の駆動システムの全体的な構成を示す概略図である。 図２は、同上実施形態に係る駆動システムの、シリーズハイブリッドモードによる動作を示す説明図である。 図３は、同上実施形態に係る駆動システムの、エンジン直結モードによる動作を示す説明図である。 図４は、同上実施形態に係る駆動システムの、運転領域に応じた走行モードを示す説明図である。 図５は、同上実施形態に係るモード切換制御の全体的な流れを示すフローチャートである。 図６は、同上実施形態に係るモード切換制御の、トルク架替フェーズの処理（Ａ）の内容を示すフローチャートである。 図７は、同上実施形態に係るモード切換制御の、同期不可時における処理（Ｂ）の内容を示すフローチャートである。 図８は、同上実施形態に係るモード切換制御の、同期不可時における処理（Ｃ）の内容を示すフローチャートである。 図９は、エンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの切換時における、本発明の一実施形態に係るモード切換制御による通常時の動作を示す説明図である。 図１０は、エンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの切換時における、切換中に減速が生じる場合のモード切換制御による動作の一例を示す説明図である。 図１１は、エンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの切換時における、切換中に減速が生じる場合のモード切換制御による動作の他の例を示す説明図である。 図１２は、エンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの切換時における、切換中に減速が生じる場合のモード切換制御による動作の更に別の例を示す説明図である。 図１３は、エンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの切換時における、切換中に減速が生じる場合の比較例による動作を示す説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る電動車両の駆動システムＳの全体的な構成を示している。

本実施形態に係る駆動システム（以下、単に「駆動システム」という）Ｓは、電動車両に搭載されて、当該車両の推進装置を構成する。駆動システムＳは、内燃エンジン１と、発電用の電気モータ（以下「発電モータ」という）２と、走行用の電気モータ（以下「走行モータ」という）３と、を備える。

内燃エンジン（以下、単に「エンジン」という）１は、その出力軸ないしクランク軸１１が、複数のギアからなるギア列Ｇａを介して発電モータ２の回転軸２１に接続されている。エンジン１のトルクがこのギア列Ｇａを通じて所定のギア比で発電モータ２に伝達され、発電モータ２を作動させる。本実施形態において、エンジン１と発電モータ２とのギア列Ｇａを介する接続は、永続的なもの、つまり、遮断不能である。

発電モータ２は、走行モータ３に対して電気的に接続されるとともに、バッテリ４に接続されており、エンジン１から動力の供給を受けて生じさせた電力を、走行モータ３またはバッテリ４に供給する。発電モータ２から走行モータ３への電力の供給と、発電モータ２からバッテリ４への電力の供給とは、車両の運転状態およびバッテリ４の充電状態等に応じて実行することが可能である。図１は、発電モータ２、走行モータ３およびバッテリ４の間の電気的な接続を、二点鎖線により模式的に示す。

走行モータ３は、バッテリ４に対して電気的に接続されるとともに、その回転軸３１が、複数のギアからなるギア列Ｇｂを介してディファレンシャル５のリングギアに接続されている。走行モータ３のトルクがこのギア列Ｇｂを通じて所定のギア比でディファレンシャル５に伝達され、さらに、ディファレンシャル５を介して左右の駆動軸６、６に分配されて、駆動輪７を回転させ、車両を推進させる。本実施形態において、走行モータ３は、発電機としてだけでなく、発動機としても動作可能なモータジェネレータにより構成され、車両の推進させるほか、駆動輪７からギア列Ｇｂを介して動力の供給を受け、発電することも可能である。走行モータ３が生じさせた電力をバッテリ４に供給し、バッテリ４の充電に充てることが可能である。

さらに、本実施形態において、エンジン１は、出力軸１１が、複数のギアからなるギア列Ｇｃを介してディファレンシャル５のリングギアに接続されている。エンジン１のトルクがこのギア列Ｇｃを通じて所定のギア比でディファレンシャル５に伝達され、ディファレンシャル５を介して左右の駆動軸６、６に分配されることで、駆動輪７が回転され、車両が推進される。

本実施形態では、ギア列Ｇｃとギア列Ｇｂとのそれぞれにクラッチｃ１、ｃ２が介装され、エンジン１と駆動輪７とのギア列Ｇｃを介する接続と、走行モータ３と駆動輪７とのギア列Ｇｂを介する接続とが、クラッチｃ１、ｃ２により夫々遮断可能に構成されている。クラッチｃ１、ｃ２は、いずれも噛合式のクラッチであってよく、クラッチｃ１、ｃ２に適用可能なものとして、ドッグクラッチを例示することができる。本実施形態では、クラッチｃ１、ｃ２として、いずれもドッククラッチを採用する。エンジン１側のギア列Ｇｃに設けられるクラッチｃ１は、本実施形態に係る「第１クラッチ」を構成し、走行モータ３側のギア列Ｇｂに設けられるクラッチｃ２は、本実施形態に係る「第２クラッチ」を構成する。

エンジン１、発電モータ２、走行モータ３の動作およびクラッチｃ１、ｃ２の状態は、コントローラ１０１により電子的に制御される。これに限定されるものではないが、コントローラ１０１は、電子制御ユニットとして、中央演算ユニット（ＣＰＵ）、ＲＯＭおよびＲＡＭ等の各種記憶ユニット、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータにより構成される。

コントローラ１０１へは、車両の運転状態を示す各種パラメータの情報が入力される。本実施形態では、運転者によるアクセルペダルの操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰＯを示す信号、車両の走行速度（以下「車速」という）ＶＳＰを示す信号、エンジン１の回転速度Ｎｅｎｇを示す信号、発電モータ２の回転速度Ｎｍｇ１を示す信号、走行モータ３の回転速度Ｎｍｇ２を示す信号が、コントローラ１０１に入力される。そして、各種パラメータの検出のため、アクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ２０１、車速ＶＳＰを検出する車速センサ２０２、エンジン１の回転速度Ｎｅｎｇを単位時間当たりの回転数（以下「エンジン回転数」という）として検出するエンジン回転数センサ２０３、発電モータ２の回転速度Ｎｍｇ１を発電モータ回転数として検出する発電モータ回転数センサ２０４、走行モータ３の回転速度Ｎｍｇ２を走行モータ回転数として検出する走行モータ回転数センサ２０５が設けられる。

コントローラ１０１は、入力した各種信号に基づき、所定の演算を実行して、エンジン１、発電モータ２および走行モータ３の動作を制御するほか、クラッチｃ１、ｃ２の状態を制御する。さらに、本実施形態では、アンチブレーキロックシステム（ＡＢＳ）が設けられており、コントローラ１０１は、上記以外に、アンチブレーキロックシステムの動作をも制御し、アンチブレーキロックシステムの油圧発生ユニット３０１に制御信号を出力する。アンチブレーキロックシステムは、ブレーキキャリパまたはホイールシリンダにかかる油圧を増減させることで、人為的に実行されるポンピングブレーキに似たブレーキの挙動を、自動的に形成するものである。

本実施形態では、実際の走行に際し、シリーズハイブリッドモードとエンジン直結モードとで走行モードを切り換えることが可能である。シリーズハイブリッドモードでは、走行モータ３が車両の駆動源とされ、エンジン直結モードでは、基本的には、エンジン１が車両の駆動源とされる。

図２および３は、駆動システムＳの走行モードに応じた動作を示し、図２は、シリーズハイブリッドモードによる場合の動作を、図３は、エンジン直結モードによる場合の動作を、夫々示している。図２および３は、動力が伝達される経路を、矢印付きの太い点線により示しており、矢印は、動力が伝達される方向を示している。

シリーズハイブリッドモードでは、図２に示すように、クラッチｃ１を解放させる一方、クラッチｃ２を締結させ、エンジン１のトルクを、ギア列Ｇａを通じて発電モータ２に伝達可能とするとともに、走行モータ３のトルクを、ギア列Ｇｂを通じてディファレンシャル５および駆動輪７に伝達可能とする。

他方で、エンジン直結モードでは、図３に示すように、クラッチｃ１を締結させる一方、クラッチｃ２を解放させ、エンジン１のトルクを、ギア列Ｇｃを通じてディファレンシャル５および駆動輪７に伝達可能とする。ここで、走行モータ３と駆動輪７とをつなぐ動力伝達経路上のクラッチｃ２が遮断された状態にあることで、走行モータ３と駆動輪７との間における動力の伝達が遮断され、駆動輪７の回転に伴って走行モータ３が連れ回されるのが回避される。エンジン直結モードでは、発電モータ２がモータジェネレータにより構成される場合に、エンジン１だけでなく、発電モータ２のトルクを、ギア列Ｇａ、Ｇｃを通じて駆動輪７に伝達させることも可能である。

シリーズハイブリッドモードとエンジン直結モードとの切換えは、コントローラ１０１からの信号に基づき、クラッチｃ１、ｃ２の締結および解放の状態を切り換えることにより実行される。

図４は、車両の運転領域に応じた走行モードを示している。

大まかには、高速域でエンジン直結モードが選択され、それ以外の領域でシリーズハイブリッドモードが選択される。本実施形態では、高速域のうち、特に負荷が比較的低い領域Ｂでエンジン直結モードが、それ以外の領域Ａでシリーズハイブリッドモードが、夫々選択される。コントローラ１０１は、車速ＶＳＰおよびアクセル開度ＡＰＯをもとに、車両の運転状態が属する運転領域Ａ、Ｂを判定し、その判定結果に応じて走行モードを切り換える。

走行モードの切換えに係る制御（以下「モード切換制御」という）について、以下に説明する。フローチャートを参照してその全体的な流れを説明した後、タイムチャートを参照してより具体的に説明する。

図５は、モード切換制御の全体的な流れを示し、図６は、モード切換制御のうち、トルク架替フェーズにおける処理（Ａ）の内容を、図７は、同期不可時における処理（Ｂ）の内容を、図７は、同期不可時における処理（Ｃ）の内容を、夫々示している。本実施形態において、コントローラ１０１は、モード切換制御を所定の周期で実行するようにプログラムされている。

図５に示すフローチャートにおいて、Ｓ１０１では、車両の運転状態を読み込む。具体的には、モード切換制御に係る運転状態として、アクセル開度ＡＰＯ、車速ＶＳＰ、エンジン回転数Ｎｅｎｇ、発電モータ回転数Ｎｍｇ１および走行モータ回転数Ｎｍｇ２を読み込む。

Ｓ１０２では、モード切換時にあるか否かを判定する。具体的には、アクセル開度ＡＰＯおよび車速ＶＳＰにより定められる車両の運転状態が、図４に示す運転領域のうち、シリーズハイブリッドモードによる領域Ａからエンジン直結モードによる領域Ｂへ移行したかまたはその反対に領域Ｂから領域Ａへ移行したか否かを判定する。運転領域Ａ、Ｂの間で運転状態の移行が生じ、モード切換時にある場合は、Ｓ１０３へ進み、モード切換時にない場合は、今回のルーチンによる制御を終了する。

Ｓ１０３では、走行モードの切換えがエンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの切換えであるか否か、換言すれば、運転領域の移行が領域Ｂから領域Ａへの移行であるか否かを判定する。シリーズハイブリッドモードへの切換えである場合は、Ｓ１０４へ進み、シリーズハイブリッドモードへの切換えでなく、エンジン直結モードへの切換えである場合は、今回のルーチンによる制御を終了する。

Ｓ１０４では、締結側のクラッチに対し、その駆動要素と従動要素との回転速度を一致させる制御（以下「回転同期制御」という）を開始する。ここで、締結側のクラッチとは、モード切換後に締結される（換言すれば、モード切換前に解放された状態にある）クラッチをいい、エンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの切換えでは、ギア列Ｇｂに設けられるクラッチｃ２が該当する。そして、この場合の回転同期制御として、走行モータ３によりトルクを生じさせ、走行モータ回転数Ｎｍｇ２を上昇させる。

Ｓ１０５では、急減速判定を実施し、回転同期が可能であるか否か、具体的には、車速ＶＳＰが低速域を定める所定の車速ＶＳＰ１に低下するまでに、締結側のクラッチであるクラッチｃ２の回転同期が完了するか否かを判定する。回転同期が可能である場合は、Ｓ１０６へ進み、急減速時にあり、回転同期が可能でない場合は、図７に示すフローチャートのＳ３０１へ進む。本実施形態において、回転同期が可能であるか否かの判定は、車両の減速度ＤＥＣをもとに行う。減速度ＤＥＣとして、車速ＶＳＰの微分値を採用することが可能である。具体的には、回転同期制御を開始した後、所定の値ＤＥＣ１以上の減速度ＤＥＣを検出した場合に、回転同期が可能でない、換言すれば、所定の車速ＶＳＰ１に減速するまでに回転同期が完了しない急減速時にあると判定する。低速域を定める車速ＶＳＰ１は、クラッチｃ１を締結させたままの状態で車両を減速させた場合に、前後方向の振動が車両に生じる停車前の速度域の上限を定める車速とする。減速度ＤＥＣは、車速ＶＳＰの微分によるほか、車両に対して前後方向にかかる加速度を前後Ｇセンサにより検出することによっても検出することが可能である。

Ｓ１０６では、回転同期が完了したか否かを判定する。この判定は、例えば、締結側のクラッチの駆動要素と従動要素との回転速度の差が所定の値にまで減少したか否かにより行い、所定の値にまで減少したこともって回転同期が完了したものと判定する。回転同期が完了した場合は、Ｓ１０７へ進み、達成していない場合は、Ｓ１０５へ戻り、Ｓ１０５および１０６の判定を繰り返す。回転同期が完了したか否かの判定は、これに限らず、回転速度の差が所定の値以下である状態が所定の時間に亘って継続したか否かにより行うことも可能である。

Ｓ１０７では、締結側のクラッチを締結させる指令を出力する。クラッチｃ１、ｃ２が、アクチュエータ（例えば、サーボ型の電気モータ）の動作を、カムおよびレバー等からなるリンク機構を介して駆動要素または従動要素の移動に変換するものである場合に、このアクチュエータに対し、クラッチを締結させる方向に動作させる指令を出力する。

Ｓ１０８では、Ｓ１０５におけると同様の処理による急減速判定を実施し、クラッチの締結が完了する前に所定の値ＤＥＣ１以上の減速度ＤＥＣを検出した場合は、回転同期の完了後に生じた急減速により急減速時にあるとして、図８に示すフローチャートのＳ４０１へ進み、急減速時にない場合は、Ｓ１０９へ進む。

Ｓ１０９では、クラッチの締結が完了したか否かを判定する。この判定は、例えば、クラッチｃ１、ｃ２のアクチュエータ（具体的には、その可動部）が、締結時の目標とする位置に到達したか否かにより行うことが可能である。クラッチの締結が完了した場合は、トルク架替フェーズの処理を実行するため、図６に示すフローチャートのＳ２０１へ進み、完了していない場合は、完了するまでＳ１０８および１０９の判定を繰り返す。

Ｓ１１０では、走行モードの切換えが完了したと判定し、その後、今回のルーチンによる処理を終了する。

図６のフローチャートに移り、Ｓ２０１では、解放側のクラッチを解放させる指令を出力する。例えば、クラッチｃ１、ｃ２のアクチュエータに対し、クラッチを解放させる方向に動作させる指令を出力する。ここで、解放側のクラッチとは、モード切換後に解放される（換言すれば、モード切換前に締結された状態にある）クラッチをいい、例えば、エンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの切換えの場合に、ギア列Ｇｃに設けられるクラッチｃ１が該当する。

Ｓ２０２では、モード切換前の駆動源とモード切換後の駆動源とに対し、これらの駆動源の間でトルクを架け替える制御を開始する。説明の便宜上、これをエンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの切換時について、モード切換前にエンジン１に加えて発電モータ２によってもトルクを生じさせていた場合を例に説明すると、トルクの架替えは、モード切換前の駆動源である発電モータ２のトルクを減少させるとともに、これに応じてモード切換後の駆動源である走行モータ３のトルクを増大させる制御として具現される。

Ｓ２０３では、クラッチの解放が完了したか否かを判定する。この判定は、例えば、クラッチｃ１、ｃ２のアクチュエータ（具体的には、その可動部）が、解放時の目標とする位置に到達したか否かにより行うことが可能である。クラッチの解放が完了した場合は、図５のフローチャートに戻り、完了していない場合は、完了するまでＳ２０３の判定を繰り返す。

図７に示すフローチャートにおいて、Ｓ３０１では、解放側のクラッチであるクラッチｃ１に対し、これを解放させる指令を出力する。つまり、車速ＶＳＰが所定の車速ＶＳＰ１に低下するまでに、締結側のクラッチであるクラッチｃ２の回転同期が完了せず、回転同期が可能でないと判定した場合は、クラッチｃ２の締結が完了したか否かに拘らず、クラッチｃ１を解放させる指令を出力し、クラッチｃ１の解放に向けた動作を開始するのである。

Ｓ３０２では、発電モータ２に対し、クラッチｃ１を解放させるためのトルクを生じさせる指令を出力する。具体的には、駆動輪７に向けてクラッチｃ１に伝達させるトルクを０にするように、発電モータ２のトルクを制御する。

Ｓ３０３では、回転同期が完了したか否かを判定する。回転同期が完了した場合は、Ｓ３０４へ進み、完了していない場合は、回転同期が完了するまで、Ｓ３０３の判定を繰り返す。

Ｓ３０４では、締結側のクラッチであるクラッチｃ２に対し、これを締結させる指令を出力する。

Ｓ３０５では、クラッチｃ２の締結が完了したか否かを判定する。クラッチｃ２の締結が完了した場合は、Ｓ３０６へ進み、完了していない場合は、完了するまでＳ３０５の判定を繰り返す。

Ｓ３０６では、クラッチｃ１の解放が既に完了しているか否かを判定する。クラッチｃ１の解放が既に完了している場合は、Ｓ３０７へ進み、未だ完了していない場合は、完了するまで待機する。

Ｓ３０７では、クラッチｃ２を介して駆動輪７に伝達されるトルク、つまり、走行モータ３のトルクを増大させる。

図８に示すフローチャートは、図７に示すフローチャートからＳ３０３および３０４の処理を省略したものに相当する。図８のフローチャートにおいて、Ｓ４０１でクラッチｃ１に対してこれを解放させる指令を出力し、クラッチｃ１の解放に向けた動作を開始すると、Ｓ４０２では、発電モータ２に対し、クラッチｃ１を解放させるためのトルクを生じさせる指令を出力する。Ｓ４０３でクラッチｃ２の締結が完了したと判定し、続くＳ４０４でクラッチｃ１の解放が既に完了していると判定すると、Ｓ４０５へ進み、クラッチｃ２を介して駆動輪７に伝達されるトルク、つまり、走行モータ３のトルクを増大させる。

タイムチャートによる説明に移る。図９および１０は、本実施形態に係るモード切換制御による、エンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの切換時における駆動ユニットＳの動作を示し、図９は、締結側のクラッチであるクラッチｃ２の回転同期が可能である通常時の動作を、図１０は、クラッチｃ２の回転同期が可能でない同期不可時の動作を、夫々示している。図９および１０（後に述べる図１０～１２についても同様である）は、回転速度ＮおよびトルクＴｒｑのうち、エンジン１のものを実線により、発電モータ２のものを点線により、走行モータ３のものを二点鎖線により、夫々示している。

通常時（図９）では、エンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの切換時にあるとの判定後（時刻ｔ１１）、クラッチｃ２に対する回転同期制御を開始し（回転同期フェーズＰｓｙｎ）、走行モータ３によりトルクＴｒｑｍｇ２を生じさせて、走行モータ回転数Ｎｍｇ２を上昇させ、これを駆動軸６の回転速度相当の出力回転数Ｎｏｕｔに近付ける。出力回転数Ｎｏｕｔと走行モータ回転数Ｎｍｇ２との差ΔＮ（＝Ｎｏｕｔ－Ｎｍｇ２）が所定の値にまで減少するか（時刻ｔ２１）または回転速度の差ΔＮが所定の値以下である状態が所定の時間に亘って継続した場合は（時刻ｔ３１）、回転同期が完了したとして、クラッチ締結フェーズＰｅｇｍに移行し、クラッチｃ２を締結させる。クラッチ締結フェーズＰｅｇｍでは、走行モータ３のトルクＴｒｑｍｇ２を０にまで減少させる。クラッチｃ２の締結が完了すると（時刻ｔ４１）、トルク架替フェーズＰｓｗｔに移行し、クラッチｃ１を通じて駆動輪７に伝達されるトルクを減少させる一方、これに応じてクラッチｃ２を通じて駆動輪７に伝達されるトルクを増大させる。具体的には、発電モータ２のトルクＴｒｑｍｇ１を所定の減少率ΔＴｄｅｃで減少させながら、走行モータ３のトルクＴｒｑｍｇ２を減少率ΔＴｄｅｃに応じた所定の増大率ΔＴｉｎｃで増大させる。本実施形態では、増大率ΔＴｉｎｃと減少率ΔＴｄｅｃとを互いに等しい値に設定する。さらに、トルク架替フェーズＰｓｗｔの途中で発電モータ２のトルクＴｒｑｍｇ１が０よりも小さくなり、エンジン１のトルクＴｒｑｅｎｇの一部が発電モータ２の回生に消費されることから、走行モータ３のトルクＴｒｑｍｇ２の増大率ΔＴｉｎｃを小さな値に切り換えている。そして、走行モータ３のトルクＴｒｑｍｇ２がモード切換後の目標値にまで増大したことをもってトルクの架替えが完了したものと判定し（時刻ｔ５１）、クラッチｃ１にかかるトルクが０にまで減少することによるクラッチｃ１の解放を待ってモード切換制御を終了する。

同期不可時（図１０）では、エンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの切換時にあるとの判定後（時刻ｔ１２）、通常時におけると同様に、クラッチｃ２に対する回転同期制御を開始し（回転同期フェーズＰｓｙｎ）、走行モータ３によりトルクＴｒｑｍｇ２を生じさせて、走行モータ回転数Ｎｍｇ２を上昇させ、これを出力回転数Ｎｏｕｔに近付ける。ここで、通常時では、出力回転数Ｎｏｕｔと走行モータ回転数Ｎｍｇ２との差ΔＮが所定の値にまで減少するかまたは回転速度の差ΔＮが所定の値以下である状態が所定の時間に亘って継続した場合に、回転同期が完了したと判定するのであるが、図１０に示す例では、クラッチｃ２の回転同期が完了する前の時刻ｔ２２にアクセルペダルが戻され、アクセル開度ＡＰＯが減少するとともに、続く時刻ｔ３２では、運転者によりブレーキペダルが踏み込まれている。このような減速に係る操作に対し、本実施形態では、車両の減速度ＤＥＣを検出し、これをもとにクラッチｃ２の回転同期が可能であるか否かを判定する。具体的には、所定の値ＤＥＣ１以上の減速度ＤＥＣを検出するか（時刻ｔ４２）、所定の値ＤＥＣ１以上の減速度ＤＥＣを所定の時間に亘って検出した場合に（時刻５２）、所定の車速ＶＳＰ１に減速するまでに回転同期が完了せず、回転同期が可能でないと判定する。減速度ＤＥＣの検出は、車速ＶＳＰの微分によっても可能であるし、車両の前後加速度αの検出によっても可能である。所定の値以上の後方加速度α（＜０）を検出するか、所定の値以上の後方加速度αを所定の時間に亘って検出した場合に、回転同期が可能でないと判定するのである。所定の車速ＶＳＰ１に減速するまでに回転同期が完了しないと判定した場合は、クラッチｃ２の締結が完了したか否かに拘らず、クラッチ解放フェーズＰｒｌｓに移行して、クラッチｃ１を解放させる指令を出力する。本実施形態において、クラッチ解放フェーズＰｒｌｓでは、クラッチｃ１のアクチュエータに対し、クラッチｃ１を解放させる方向に動作させる指令を出力するとともに、フューエルカットによりエンジン１がクラッチｃ１にかけている負荷を相殺するだけのトルクＴｒｑｍｇ１を発電モータ２により生じさせる。そして、車両が停車して、走行モータ回転数Ｎｍｇ２が出力回転数Ｎｏｕｔ（＝０）に一致すると、クラッチｃ２の回転同期が成立したと判定し（時刻ｔ７２）、クラッチｃ２を締結させる指令を出力し、クラッチｃ２の締結が完了した後（時刻ｔ８２）、走行モータ３のトルクＴｒｑｍｇ２を、モード切換後の総駆動トルクに応じた目標値にまで増大させ、モータ切換制御を終了する（時刻ｔ９２）。

図１３は、エンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの切換時における比較例による動作を示している。比較例では、ブレーキペダルの踏込みに対し、所定の車速ＶＳＰ１に減速するまでにクラッチｃ２の回転同期が完了するか否か（つまり、回転同期が可能であるか否か）を問わず、締結側のクラッチであるクラッチｃ２を締結させた後、解放側のクラッチであるクラッチｃ１を解放させる制御を実行する。

ブレーキペダルの踏込み（時刻ｔ３３）による出力回転数Ｎｏｕｔの低下に対し、走行モータ回転数Ｎｍｇ２の低下が追い付かず、クラッチｃ２の回転同期に相応の時間を要する場合は、エンジン１と駆動輪７とをつなぐクラッチｃ１が締結されたままの状態で所定の車速ＶＳＰ１を超えて減速し、停止前のエンジン１の回転変動に起因する振動が車体に伝達され、運転性が悪化する。図１３に前後加速度の増減として表れているのは、この振動である。

そして、クラッチｃ２の回転同期に時間を要することに起因する問題は、モード切換中におけるブレーキペダルの踏込みが強く（時刻ｔ３３）、アンチブレーキロックシステムが作動する場合についても該当する。アンチブレーキロックシステムの作動により、油圧発生ユニット３０１によるブレーキ油圧の給排が繰り返され、出力回転数Ｎｏｕｔに振動が生じることで、走行モータ回転数Ｎｍｇ２をこの変動に追随させることができず、車両が停止した後、振動が収まるまでクラッチｃ１が締結されたままの状態で維持されるからである。

そして、振動系に共振が生じた場合は、部品を破損させることの懸念もある。

これに対し、本実施形態では、クラッチｃ２の回転同期が可能でないと判定した場合に、クラッチｃ２の締結が完了しているか否かに拘らず、クラッチｃ１を解放させることで、車両が所定の車速ＶＳＰ１を超えて減速してもなおエンジン１と駆動輪７とが接続されたままの状態に維持されるのが回避される。

（作用効果の説明）
本実施形態に係る電動車両の駆動システムＳは、以上のように構成され、本実施形態により得られる効果について、以下に説明する。

第１に、エンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの、減速を伴うモード切換時に、所定の車速ＶＳＰ１に減速するまでに締結側のクラッチであるクラッチｃ２の回転同期が完了しないときは、クラッチｃ２の締結が完了したか否かに拘らず、解放側のクラッチであるクラッチｃ１を解放させることで、エンジン１と駆動輪７とをつなぐクラッチｃ１が締結されたままの状態で所定の車速ＶＳＰ１を超えて減速するのを回避し、停車前の低速域で車両に生じる振動を抑制し、運転性を確保することが可能となる。

第２に、所定の車速ＶＳＰ１に減速するまでにクラッチｃ２の回転同期が完了するか否か、換言すれば、回転同期が可能であるか否かを判定し、クラッチｃ２の締結前におけるクラッチｃ１の解放をその判定結果に応じて行うことで、クラッチｃ１の解放をより適切に行うことが可能となる。

ここで、回転同期が可能であるか否かの判定は、車両の減速度ＤＥＣをもとに適切に行うことが可能である。

車速ＶＳＰの変化率ないし微分値によれば、電動車両一般に備わる既存の車速センサ２０２により減速度ＤＥＣを判断することが可能である。さらに、車両の前後加速度によれば、減速度ＤＥＣをより直接的に判断することができるので、演算負荷の軽減を図ることが可能である。

（他の実施形態の説明）
以上の説明では、所定の車速ＶＳＰ１に減速するまでに締結側のクラッチであるクラッチｃ２の回転同期が完了するか否かを、車両の減速度ＤＥＣをもとに判定した。しかし、この判定は、減速度ＤＥＣによるばかりでなく、アンチブレーキロックシステムの作動状態や、車速ＶＳＰによっても行うことが可能である。

図１１は、本発明の他の実施形態として、エンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの切換時における駆動ユニットＳの動作を、モード切換中のブレーキペダルの踏込みによりアンチブレーキロックシステムが作動する場合を例に示している。本実施形態に係る駆動ユニットＳの構成、コントローラ１０１が実行するモード切換制御の基本的な流れは、先の実施形態におけると同様であってよく、構成については図１に示すのと同様であり、モード切換制御の基本的な流れは、図５に示すのと同様である。

本実施形態では、エンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの切換時にあるとの判定後（時刻ｔ１２）、回転同期フェーズＰｓｙｎの途中で運転者によりアクセルペダルが戻され（時刻ｔ２２）、さらに、ブレーキペダルが強く踏み込まれる（時刻ｔ３２）。図１１は、このブレーキペダルの強い踏込みに対するアンチブレーキロックシステムの作動により（時刻ｔ４２）、出力回転数Ｎｏｕｔに上下の変動が表れている様子を示している。

本実施形態では、出力回転数Ｎｏｕｔ（つまり、駆動輪７の回転数）の変化率や、油圧発生ユニット３０１によりブレーキキャリパまたはホイールシリンダに形成されるブレーキ油圧等をもとに、アンチブレーキロックシステムが作動したことを検出するか（時刻ｔ４２）、アンチロックブレーキシステムの作動が所定の時間に亘って継続した場合に（時刻ｔ５２）、所定の車速ＶＳＰ１に減速するまでにクラッチｃ２の回転同期が完了せず、回転同期が可能でないとして、クラッチｃ１を解放させる。クラッチｃ１の解放が完了した後（時刻ｔ６２）、クラッチｃ２を締結させることは（時刻ｔ８２）、先の実施形態におけると同様である。

本実施形態によれば、アンチブレーキロックシステムの作動状態をもとに、アンチブレーキロックシステムが作動する状況において、クラッチｃ２の回転同期が可能であるか否かを速やかに判定することが可能である。

図１２は、本発明の更に別の実施形態として、エンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの切換時における駆動ユニットＳの動作を、アンチブレーキロックシステムの作動はないものの、減速による出力回転数Ｎｏｕｔの低下に走行モータ回転数Ｎｍｇ２の変化が追い付かない場合を例に示している。本実施形態に係る駆動ユニットＳの構成、コントローラ１０１が実行するモード切換制御の基本的な流れも、先の実施形態におけると同様であってよい。

本実施形態では、エンジン直結モードからシリーズハイブリッドモードへの切換時にあるとの判定後（時刻ｔ１２）、回転同期フェーズＰｓｙｎの途中で運転者によりアクセルペダルが戻され（時刻ｔ２２）、ブレーキペダルが踏み込まれる（時刻ｔ３２）。そして、このブレーキペダルの踏込みによる減速に対し、出力回転数Ｎｏｕｔが低下し、クラッチｃ２の締結を待ってクラッチｃ１を解放させたとすれば、クラッチｃ２の回転同期の遅れにより、所定の車速ＶＳＰ１を超えて減速してもなお、エンジン１と駆動輪７とをつなぐクラッチｃ１が締結されたままの状態で維持される。

本実施形態では、車速ＶＳＰ１よりも高い所定の第２車速ＶＳＰ２を設定し、回転同期の開始後（時刻ｔ１２）、回転同期が完了しないままで車速ＶＳＰが所定の第２車速ＶＳＰ２にまで低下するか（時刻ｔ４２）、所定の第２車速ＶＳＰ２以下の車速ＶＳＰが所定の時間に亘って継続した場合に（時刻ｔ５２）、回転同期が可能でないとして、クラッチｃ１を解放させる。クラッチｃ１の解放が完了した後（時刻ｔ６２）、クラッチｃ２を締結させることは（時刻ｔ８２）、先の実施形態におけると同様である。第２車速ＶＳＰ２は、例えば、停車前の速度域の上限を定める車速（ＶＳＰ１）に所定の余裕代を加算した車速である。

本実施形態によれば、電動車両一般に備わる車速センサ２０２により、部品点数を抑えながら回転同期の可否を判定可能とし、運転性を確保することができる。

回転同期の可否は、車両の減速度ＤＥＣをもとに判定することが可能であるが、減速度ＤＥＣは、車速ＶＳＰの変化率または車両の前後加速度αによるばかりでなく、ブレーキペダルにかかる踏力をもとに判断することも可能である。これにより、車両の減速度ＤＥＣの判断が容易となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は、本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を、上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。上記実施形態に対し、請求の範囲に記載した事項の範囲内で様々な変更および修正が可能である。

Claims (10)

1. 内燃エンジンと、
   前記内燃エンジンの動力を受けて発電可能に配設された発電モータと、
   前記発電モータが生じさせた電力により駆動可能に配設された走行モータと、
   を備え、
   前記内燃エンジンと駆動輪とを、第１クラッチを介して断接可能に接続する一方、前記走行モータと前記駆動輪とを、前記第１クラッチとは異なる第２クラッチを介して断接可能に接続して、前記走行モータを駆動源として、前記走行モータの動力を前記駆動輪に伝達させて走行するシリーズハイブリッドモードと、前記内燃エンジンおよび前記発電モータのうち、少なくとも一方を駆動源として、当該駆動源の動力を前記駆動輪に伝達させて走行するエンジン直結モードと、を切換可能に構成された電動車両の制御方法であって、
   前記エンジン直結モードから前記シリーズハイブリッドモードへの、減速を伴うモード切換時に、所定の車速に減速するまでに締結側である前記第２クラッチの回転同期または締結が完了しないときは、前記第２クラッチの締結が完了する前に、解放側である前記第１クラッチを解放させる、
   電動車両の制御方法。
2. 内燃エンジンと、
   前記内燃エンジンの動力を受けて発電可能に配設された発電モータと、
   前記発電モータが生じさせた電力により駆動可能に配設された走行モータと、
   を備え、
   前記内燃エンジンと駆動輪とを、第１クラッチを介して断接可能に接続する一方、前記走行モータと前記駆動輪とを、前記第１クラッチとは異なる第２クラッチを介して断接可能に接続して、前記走行モータを駆動源として、前記走行モータの動力を前記駆動輪に伝達させて走行するシリーズハイブリッドモードと、前記内燃エンジンおよび前記発電モータのうち、少なくとも一方を駆動源として、当該駆動源の動力を前記駆動輪に伝達させて走行するエンジン直結モードと、を切換可能に構成された電動車両の制御方法であって、
   前記エンジン直結モードから前記シリーズハイブリッドモードへの、減速を伴うモード切換時に、
   締結側である前記第２クラッチの回転同期を開始させ、前記回転同期の完了後、前記第２クラッチを締結させた後に、解放側である前記第１クラッチを解放させ、
   前記回転同期の開始後、所定の車速に減速するまでに前記第２クラッチの回転同期または締結が完了しないときは、前記第２クラッチの締結が完了する前に、前記第１クラッチを解放させる、
   電動車両の制御方法。
3. 請求項１または２に記載の電動車両の制御方法であって、
   前記所定の車速に減速するまでに前記第２クラッチの回転同期または締結が完了するか否かを判定し、完了しないと判定した場合に、前記第２クラッチの締結が完了する前に、前記第１クラッチを解放させる、
   電動車両の制御方法。
4. 請求項３に記載の電動車両の制御方法であって、
   車両の減速度をもとに、前記所定の車速に減速するまでに前記第２クラッチの回転同期または締結が完了するか否かを判定する、
   電動車両の制御方法。
5. 請求項４に記載の電動車両の制御方法であって、
   車速の変化率から、前記車両の減速度を判断する、
   電動車両の制御方法。
6. 請求項４に記載の電動車両の制御方法であって、
   車両の前後加速度から、前記車両の減速度を判断する、
   電動車両の制御方法。
7. 請求項４に記載の電動車両の制御方法であって、
   ブレーキペダルにかかる踏力から、前記車両の減速度を判断する、
   電動車両の制御方法。
8. 請求項３～７のいずれか一項に記載の電動車両の制御方法であって、
   アンチブレーキロックシステムの作動状態をともに、前記所定の車速に減速するまでに前記第２クラッチの回転同期または締結が完了するか否かを判定する、
   電動車両の制御方法。
9. 請求項３～８のいずれか一項に記載の電動車両の制御方法であって、
   車速をもとに、前記所定の車速に減速するまでに前記第２クラッチの回転同期または締結が完了するか否かを判定する、
   電動車両の制御方法。
10. 内燃エンジンと、
    前記内燃エンジンの動力を受けて発電可能に配設された発電モータと、
    前記発電モータが生じさせた電力により駆動可能に配設された走行モータと、
    前記内燃エンジンと駆動輪とをつなぐ第１動力伝達経路に介装された第１クラッチと、
    前記走行モータと前記駆動輪とをつなぐ、前記第１動力伝達経路とは異なる第２動力伝達経路に介装された第２クラッチと、
    コントローラと、
    を備え、
    前記コントローラは、
    前記走行モータが前記第２動力伝達経路を通じて前記駆動輪に伝達させる動力により走行するシリーズハイブリッドモードでは、前記第２クラッチを締結させる一方、前記第１クラッチを解放させ、
    前記内燃エンジンおよび前記発電モータのうち、少なくとも一方を駆動源として、当該駆動源が前記第１動力伝達経路を通じて前記駆動輪に伝達させる動力により走行するエンジン直結モードでは、前記第１クラッチを締結させる一方、前記第２クラッチを解放させ、
    前記エンジン直結モードから前記シリーズハイブリッドモードへの、減速を伴うモード切換時に、所定の車速に減速するまでに締結側である前記第２クラッチの回転同期または締結が完了しないときは、前記第２クラッチの締結が完了する前に、解放側である前記第１クラッチを解放させる、
    電動車両の駆動システム。

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