JPWO2016194172A1 - ハイブリッド車両のモード遷移制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
当該変速機は、内燃機関による駆動で第2電動機を発電しつつ第1電動機により駆動輪を駆動するシリーズ走行モードと、第1電動機と内燃機関の両方で駆動輪を駆動するパラレル走行モードと、のモード遷移を可能とする。
このハイブリッド車両において、モード遷移の要求があると、内燃機関の出力を変速するICE変速段を切り替えるモード遷移コントローラを設ける。
モード遷移コントローラは、シリーズ走行モードからパラレル走行モードへのモード遷移時、ICE変速段として、モード遷移に伴う内燃機関の回転数変化量が所定閾値以下となる変速段を選択する。
本発明にあっては、このとき、ICE変速段として、モード遷移に伴う内燃機関の回転数変化量が所定閾値以下となる変速段が選択される。
この結果、シリーズ走行モードからパラレル走行モードへとモード遷移するとき、ドライバに与える違和感を低減することができる。
実施例1のモード遷移制御装置は、駆動系構成要素として、1つのエンジン(内燃機関)と、2つのモータジェネレータと、3つの係合クラッチを有する多段歯車変速機と、を備えたハイブリッド車両(電動車両の一例)に適用したものである。以下、実施例1におけるハイブリッド車両のモード遷移制御装置の構成を、「全体システム構成」、「変速制御系構成」、「変速パターン構成」、「モード遷移制御処理構成」に分けて説明する。
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両の駆動系及び制御系を示す。以下、図1に基づき、全体システム構成を説明する。
実施例1の多段歯車変速機1は、変速要素として、噛み合い締結による係合クラッチC1,C2,C3(ドグクラッチ)を採用することにより引き摺りを低減することで効率化を図った点を特徴とする。そして、係合クラッチC1,C2,C3のいずれかを噛み合い締結させる変速要求があると、クラッチ入出力の差回転数を、第1モータジェネレータMG1(係合クラッチC3の締結時)又は第2モータジェネレータMG2(係合クラッチC1,C2の締結時)により回転同期させ、同期判定回転数範囲内になると噛み合いストロークを開始することで実現している。又、締結されている係合クラッチC1,C2,C3のいずれかを解放させる変速要求があると、解放クラッチのクラッチ伝達トルクを低下させ、解放トルク判定値以下になると解放ストロークを開始することで実現している。以下、図2に基づき、多段歯車変速機1の変速制御系構成を説明する。
実施例1の多段歯車変速機1は、流体継手などの回転差吸収要素を持たないことで動力伝達損失を低減すると共に、内燃機関ICEをモータアシストすることでICE変速段(内燃機関ICEの変速段)を減らし、コンパクト化(EV変速段:1-2速、ICE変速段:1-4速)を図った点を特徴とする。以下、図3及び図4に基づき、多段歯車変速機1の変速パターン構成を説明する。
なお、図3に示す変速マップは、燃費と電費の効率から作成されたものであり、強電バッテリ3のバッテリ残量SOC(State of Charge)に過不足がない状態において用いられる。また、図示は省略するが、変速機コントロールユニット23は、強電バッテリ3のバッテリ残量SOC(State of Charge)に応じて複数の変速マップを有する。
ここで、「EV- ICEgen」の変速パターンは、停車中、内燃機関ICEにより第1モータジェネレータMG1で発電するMG1アイドル発電時、又は、MG1発電にMG2発電を加えたダブルアイドル発電時に選択されるパターンである。「Neutral」の変速パターンは、停車中、内燃機関ICEにより第2モータジェネレータMG2で発電するMG2アイドル発電時に選択されるパターンである。
ここで、「EV1st ICE-」の変速パターンは、内燃機関ICEを停止して第1モータジェネレータMG1で走行する「EVモード」のパターン、又は、内燃機関ICEにより第2モータジェネレータMG2で発電しながら、第1モータジェネレータMG1で1速EV走行を行う「シリーズHEVモード(シリーズ走行モード。図4等において「Se-HEV」と示す)」のパターンである。
例えば、「EV1st ICE-」による「シリーズHEVモード」を選択しての走行中、駆動力不足による減速に基づいて第1係合クラッチC1を「N」から「Left」に切り替える。この場合、駆動力が確保される「EV1st ICE1st」の変速パターンによる「パラレルHEVモード(1速)」の走行に移行する。
例えば、「EV1st ICE-」による「シリーズHEVモード」を選択しての1速EV走行中に駆動力要求が高くなったことで、第2係合クラッチC2を「N」から「Left」に切り替える。この場合、駆動力が確保される「EV1st ICE2nd」の変速パターンによる「パラレルHEVモード」の走行に移行する。
例えば、「EV1st ICE2nd」による変速パターンを選択しての「パラレルHEVモード」での走行中、アップ変速要求に従って第3係合クラッチC3を「Left」から「N」を経過して「Right」に切り替える。この場合、EV変速段を2速段とする「EV2nd ICE2nd」の変速パターンによる「パラレルHEVモード」の走行に移行する。
例えば、「EV2nd ICE4th」による変速パターンを選択しての「パラレルHEVモード」での走行中、ダウン変速要求に従って第2係合クラッチC2を「Right」から「N」を経過して「Left」に切り替える。この場合、ICE変速段を2速段とする「EV2nd ICE2nd」の変速パターンによる「パラレルHEVモード」の走行に移行する。
ここで、「EV2nd ICE-」の変速パターンは、内燃機関ICEを停止して第1モータジェネレータMG1で走行する「EVモード」のパターン、又は、内燃機関ICEにより第2モータジェネレータMG2で発電しながら、第1モータジェネレータMG1で2速EV走行を行う「シリーズHEVモード」のパターンである。
例えば、「EV2nd ICE2nd」による変速パターンを選択しての「パラレルHEVモード」での走行中、アップ変速要求に従って、第2係合クラッチC2を「Left」から「N」に切り替え、第1係合クラッチC1を「N」から「Right」に切り替える。この場合、ICE変速段を3速段とする「EV2nd ICE3rd」の変速パターンによる「パラレルHEVモード」の走行に移行する。
第2係合クラッチC2が「Right」で、第3係合クラッチC3が「N」のとき、第1係合クラッチC1の位置により次の変速パターンとなる。第1係合クラッチC1が「Left」であれば「EV2.5 ICE4th」、第1係合クラッチC1が「N」であれば「EV- ICE4th」である。
図5は、実施例1の変速機コントロールユニット23(モード遷移コントローラ)で実行されるモード遷移制御処理の流れを示す。より具体的には、図5は、シリーズHEVモード(シリーズ走行モード)からパラレルHEVモード(パラレス走行モード。図5等において「P-HEV」と表す)へとモードを切り替える場合の処理の流れを示す。
以下、モード遷移制御処理構成の一例をあらわす図5の各ステップについて説明する。なお、図5の処理は車両がシリーズHEVモードで走行中に繰り返し実行される。
ここで、図6に示すモード切替境界線は、強電バッテリ3のSOCに応じて適宜変更される。即ち、強電バッテリ3のSOCが低いほど早期に内燃機関ICEを駆動源として利用することが望まれるため、モード切替境界線はより低速側(図示左側)にシフトされる。
なお、アクセル開度APOは、アクセル開度センサ72の出力から得ることができる。また、ステップS1の判断がNO(パラレルHEVモードへの切り替え指令なし)の場合は、以下の処理をスキップしてプログラムを終了する。
即ち、実施例1に係る変速機コントロールユニット23は、通常の変速においては図3に示す変速マップを用いてICE変速段を選択する。しかしながら、シリーズHEVモードからパラレルHEVモードに遷移する場合においては、変速機コントロールユニット23は、燃費と電費の効率から作成された図3に示す変速マップではなく、モード遷移に伴う内燃機関ICEの回転数変化量ΔNEに基づいてICE変速段を選択する。
図7に示すように、このうち所定閾値ΔNE TH以下となる変速段はICE2速、ICE3速である。従って、変速機コントロールユニット23は、ステップS4において、ICE2速又はICE3速のいずれか(より好適には、内燃機関ICEの回転数変化量ΔNEが最も小さくなるICE3速)を選択する。
なお、所定閾値ΔNE THは、モード遷移時の車速に応じ、ドライバに与える違和感に基づいて適宜設定される。具体的には、車速が低い場合は内燃機関ICEの回転数変化に対してドライバが違和感を覚えやすいことから、所定閾値ΔNETHは小さな値に設定される。一方、車速が比較的高い場合は内燃機関ICEの回転数変化に対してドライバが違和感を覚え難くなることから、所定閾値ΔNE THを比較的大きな値に設定することができる。
即ち、所定閾値ΔNE THは、車両の音・振動性能を確保できる値となるよう車速に応じて設定される。
図7の例で示せば、上記した通り、車両の音・振動性能を確保できるICE変速段はICE2速とICE3速となる。従って、ステップS6では、ICE2速又はICE3速によって実現できる駆動力が、いずれもドライバの要求駆動力未満となるか否かを判断する。
従って、図7に示す例において、ICE3速では駆動力が不足する一方、ICE2速であれば要求駆動力を満足する場合であれば、ICE2速を選択する。
このため、実施例1に係るハイブリッド車両においてシリーズHEVモードで低速走行をすると、内燃機関ICEの回転数NE(発電回転数)が、通常の車両において車速とアクセル開度APOから算出される目標回転数に比して高くなり、音・振動性能上ドライバに違和感を与えることがある。
従って、ステップS8の所定回転数は、シリーズHEVモードにおける内燃機関ICEの回転数NE(発電回転数)が現在の車両の走行状態に比して高く、ドライバに違和感を与え得ると判断できる値に設定される。
なお、ステップS8でNO(内燃機関ICEの回転数NE<所定回転数)の場合はステップS4に戻って上記した処理を行う。
実施例1のハイブリッド車両のモード遷移制御装置における作用を、「モード遷移制御処理作用」、「モード遷移制御作用」、「モード遷移制御の特徴作用」に分けて説明する。
以下、図5に示すフローチャートに基づき、モード遷移制御処理作用を説明する。
この結果、シリーズHEVモードからパラレルHEVモードへのモード切替に伴う内燃機関ICEの回転数変化を抑制することができる。従って、モード切替に伴う音・振動性能を向上させることができ、ドライバに与える違和感を低減することができる。
この結果、モード遷移後の駆動力不足を防止することができる。
この結果、ドライバの違和感を低減することができる。
そこで、上記のような場合には、パラレルHEVモードへの切り替えの際、エンジン回転数NEが最小となるICE変速段(実施例1にあってはICE4速)を選択することとし、ドライバの違和感を低減するようにした。
以下、図9A、図9B、図10に基づき、モード遷移制御作用を説明する。
以上のように、実施例1では、シリーズHEVモードからパラレルHEVモードへのモード遷移時、ICE変速段として、モード遷移に伴う内燃機関ICEの回転数変化量ΔNEが所定閾値ΔNETH以下となる変速段を選択する構成とした。
即ち、シリーズHEVモードからパラレルHEVモードへの切り替えに際し、内燃機関ICEの回転数変化量ΔNEが大きいと、音・振動性能上ドライバに違和感を与える虞がある。
そこで実施例1にあっては、パラレルHEVモード遷移後のICE変速段として、モード遷移に伴う内燃機関ICEの回転数変化量ΔNEが所定閾値以下ΔNETH以下となるICE変速段を選択することとした。
従って、モード遷移時においてドライバに与える違和感を低減することができる。
即ち、従来のモード遷移制御にあっては、燃費や電費に基づいて作成されたマップ(図3等)に基づいてモード遷移後のICE変速段を選択することとしていた。例えば、内燃機関ICEの燃焼効率を考慮した場合、モード遷移後のICE変速段としてICE回転数NEが高回転となる変速段を選択した方が好ましい場合がある。しかしながら、内燃機関ICEの効率のみに基づいてICE変速段を選択すると、内燃機関ICEの回転数変化量ΔNEが大きく、ドライバに違和感を与える虞がある。
これに対し、この実施例にあっては、モード遷移時におけるICE変速段の選択に際し、燃費等に基づいて作成されたマップ(図3等)ではなく、内燃機関ICEの回転数変化量ΔNEに基づいてICE変速段への変速を行ってパラレルHEVモードを確立することとした。
従って、モード遷移時においてドライバに与える違和感を低減することができる。
即ち、モード遷移に伴う内燃機関ICEの回転数変化量ΔNEが所定閾値ΔNETH以下となるICE変速段が複数存在する場合には、その中でもっとも回転数変化量ΔNEが小さくなる変速段への変速を行ってパラレルHEVモードを確立する。
従って、モード遷移時においてドライバに与える違和感を一層低減することができる。
即ち、ドライバからの要求駆動力が高い場合は、モード遷移に伴う内燃機関ICEの回転数変化量ΔNEが所定閾値ΔNETH以下となる変速段を選択すると、駆動力が不足してしまう場合が考えられる。
そこで実施例1にあっては、モード遷移後の駆動力が要求駆動力未満となると判断された場合には、内燃機関ICEの回転数変化量ΔNEの過多にかかわらず、当該要求駆動力を満足する変速段への変速を行ってパラレルHEVモードを確立することとした。
従って、モード遷移後の駆動力不足を回避することができる。
即ち、ドライバからの要求駆動力が大きくないと判断できる場合は、内燃機関ICEの回転数変化量ΔNEに基づき、音・振動性能上ドライバに与える違和感を低減できるようにする。他方、ドライバからの要求駆動力が大きいと判断できる場合は、要求駆動力を満足するICE変速段を選択する。
従って、所定の要求駆動力未満の場合はモード遷移に伴うドライバの違和感を低減でき、所定の要求駆動力以上の場合はモード遷移後の駆動力不足を回避することができる。
即ち、車両が低速走行中であって要求駆動力が低い場合はドライバに違和感を与えやすい。そこで実施例1では、アクセル開度APOが第2所定開度未満のとき、モード遷移後における内燃機関ICEの回転数NEが最も低くなる変速段(実施例1にあっては、ICE4速)を選択することとした。
より具体的に敷衍すると、図8を示して説明したように、シリーズHEVモードで走行中は、第2モータジェネレータMG2による発電制御を実行するため、車速に関係なく内燃機関ICEの回転数NEが一定(発電回転数)に保たれる。そのため、ドライバが第2モータジェネレータMG2による発電を望んでいない場合には、ドライバが内燃機関ICEの回転数に対して違和感を覚える虞がある。特に、車両が低速で走行している場合には、内燃機関ICEの回転数NE(より正確には、内燃機関ICEから発せられる音や振動)に対して違和感を覚え易い。
そこで実施例1にあっては、車両が低速走行中であって要求駆動力が低いと判断される場合には、最も音振を発生させない変速段、即ち内燃機関ICEの回転数NEが最も低くなる変速段への変速を行ってパラレルHEVモードを確立することとした。
従って、低速走行中にモード遷移制御を実行することで、モード遷移前に比してドライバに与える違和感を低減することができる。
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が得られる。
前記変速機(多段歯車変速機1)は、前記内燃機関ICEによる駆動で前記第2電動機(第2モータジェネレータMG2)を発電しつつ前記第1電動機(第1モータジェネレータMG1)により前記駆動輪19を駆動するシリーズ走行モード(シリーズHEVモード)と、前記第1電動機(第1モータジェネレータMG1)と前記内燃機関ICEの両方で前記駆動輪19を駆動するパラレル走行モード(パラレルHEVモード)と、のモード遷移を可能とするハイブリッド車両において、
前記モード遷移の要求があると、前記内燃機関ICEの出力を変速するICE変速段を切り替えるモード遷移コントローラ(変速機コントロールユニット23)を設け、
前記モード遷移コントローラ(変速機コントロールユニット23)は、前記シリーズ走行モードから前記パラレル走行モードへのモード遷移時、前記ICE変速段として、モード遷移に伴う前記内燃機関ICEの回転数変化量ΔNEが所定閾値ΔNETH以下となる変速段を選択する構成とした。
このため、シリーズHEVモードからパラレルHEVモードへのモード遷移時においてドライバに与える違和感を低減することができる。
このため、パラレルHEVモードへのモード遷移時においてドライバに与える違和感を低減することができる。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、パラレルHEVモードへのモード遷移時においてドライバに与える違和感を一層低減することができる。
このため、(1)から(3)の効果に加え、パラレルHEVモードへのモード遷移後の駆動力不足を回避することができる。
このため、(1)から(4)の効果に加え、所定の要求駆動力未満の場合はモード遷移に伴うドライバの違和感を低減でき、所定の要求駆動力以上の場合はモード遷移後の駆動力不足を回避することができる。
このため、(1)から(5)の効果に加え、低速走行中にモード遷移制御を実行することで、モード遷移前に比してドライバに与える違和感を低減することができる。
ここで、内燃機関ICEの回転数NEが減少する場合の閾値(所定閾値ΔNETHM)を大きくする(許容範囲を拡くする)のは、通常、車速の増加に伴って変速制御(アップシフト)が行われる場合、内燃機関ICEの回転数が低下することに依る。即ち、アップシフトによってICE変速段が高くなるときは内燃機関ICEの回転数NEが小さくなるのが一般的である。従って、モード遷移に伴って内燃機関ICEの回転数NEが減少することに対しては、ドライバが違和感を覚えることは少ない。その反面、車速が増加して変速制御(モード遷移制御)が実行されたにも関わらず、内燃機関ICEの回転数NEが増加することに対しては、ドライバが違和感を覚え易い。
そこで実施例2にあっては、モード遷移に伴い内燃機関ICEの回転数NEが増加する場合の所定閾値ΔNETHPを、回転数NEが減少する場合の所定閾値ΔNETHMに比して小さい値になるように設定することとした。
かかる場合、ICE3速、ICE4速を選択した場合のモード遷移に伴う回転数変化量ΔNE3,ΔNE4は、内燃機関ICEの回転数減少側の所定閾値ΔNETHM以下となる。従って、変速機コントロールユニット23は、モード遷移後のICE変速段としてICE3速及びICE4速のいずれも選択することが可能となる。一方、ICE1速、ICE2速を選択した場合のモード遷移に伴う回転数変化量ΔNE1,ΔNE2は、いずれも内燃機関ICEの回転数増加側の所定閾値ΔNETH Pを超える。従って、変速機コントロールユニット23は、モード遷移後のICE変速段としてICE1速及びICE2速のいずれも選択することができない。
即ち、モード遷移に伴う内燃機関ICEの回転数変化量ΔNEのみを比較すれば、ICE4速を選択する場合よりもICE2速を選択する場合の方が回転数変化量ΔNEは小さいが、実施例2にあっては、ICE2速は選択せず、ICE3速又はICE4速(より好適には、内燃機関ICEの回転数変化量ΔNEが最も小さくなるICE3速)を選択する。
ここで、アクセル開度APOが大きいほど、当該所定閾値ΔNETHP,ΔNETHMの値を大きく設定するのは、ドライバがアクセルペダルを大きく踏み込んだ場合であれば、ドライバは内燃機関ICEの回転数NEが大きく変動してもそれほど違和感を覚えないためである。
従って、ドライバに与える違和感をより具体的に考慮した上でモード遷移後のICE変速段を選択することができる。
従って、ドライバによるアクセル操作に応じてモード遷移後のICE変速段を選択することができ、ドライバに与える違和感をより一層低減することができる。
Claims (8)
- 動力源に第1電動機と第2電動機と内燃機関を備え、前記動力源からの出力を変速して駆動輪に伝達可能な変速機を備え、
前記変速機は、前記内燃機関による駆動で前記第2電動機を発電しつつ前記第1電動機により前記駆動輪を駆動するシリーズ走行モードと、前記第1電動機と前記内燃機関の両方で前記駆動輪を駆動するパラレル走行モードと、のモード遷移を可能とするハイブリッド車両において、
前記モード遷移の要求があると、前記内燃機関の出力を変速するICE変速段を切り替えるモード遷移コントローラを設け、
前記モード遷移コントローラは、前記シリーズ走行モードから前記パラレル走行モードへのモード遷移時、前記ICE変速段として、モード遷移に伴う前記内燃機関の回転数変化量が所定閾値以下となる変速段を選択する
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、
前記モード遷移コントローラは、前記ICE変速段として複数の変速段が選択可能であるとき、燃費よりも前記内燃機関の回転数変化量を優先して前記ICE変速段を選択する
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又は請求項2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、
前記モード遷移コントローラは、前記ICE変速段として複数の変速段が選択可能であるとき、前記内燃機関の回転数変化量が最も小さくなる変速段を選択する
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から請求項3までの何れか一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、
前記モード遷移コントローラは、前記パラレル走行モードへのモード遷移後の駆動力が要求駆動力未満となる場合、前記要求駆動力を満足する変速段を選択する
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から請求項4までの何れか一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、
前記モード遷移コントローラは、アクセル開度が第1所定開度未満のとき、前記内燃機関の回転数変化量に基づいて前記ICE変速段を選択する一方、前記アクセル開度が第1所定開度以上のとき、要求駆動力に基づいて前記ICE変速段を選択する
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5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、
前記モード遷移コントローラは、前記アクセル開度が前記第1所定開度より小さい第2所定開度未満のとき、前記ICE変速段として前記内燃機関の回転数が最も低くなる変速段を選択する
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から請求項6までの何れか一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、
前記モード遷移コントローラは、前記内燃機関の回転数が増加する場合の前記所定閾値を、前記内燃機関の回転数が減少する場合の前記所定閾値に比して小さい値に設定する
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から請求項7までの何れか一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、
前記モード遷移コントローラは、アクセル開度が大きいほど、前記所定閾値の値を大きく設定する
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。
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