KR101846810B1

KR101846810B1 - 하이브리드 차량의 구동력 제어 장치

Info

Publication number: KR101846810B1
Application number: KR1020177036215A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 후쿠다; 도모유키 나카노
Original assignee: 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2018-04-06
Also published as: RU2657625C1; EP3321145A4; EP3321145A1; WO2017006440A1; BR112018000135A2; CN107709120A; MX2018000035A; US20180186230A1; JPWO2017006440A1; KR20180002877A; JP6327402B2; CA2991402A1; US10343509B2; EP3321145B1; CA2991402C; BR112018000135B1; CN107709120B

Abstract

회전차 흡수 요소를 갖지 않는 하이브리드 차량에 있어서, 운전자의 쇼크 감도가 높은 경우에, EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이 시의 쇼크를 느끼기 어렵게 할 수 있는 하이브리드 차량의 구동력 제어 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 구동계에 회전차 흡수 요소를 갖지 않는 하이브리드 차량에 있어서, 주행 구동원의 출력 가능 최대 구동력의 범위 내에서, 요구 구동력에 따라서 구동륜(19)에의 구동력을 제어하는 하이브리드 컨트롤 모듈(21)은, 차속의 변화에 수반하여, 제1 모터 제너레이터(MG1)만을 주행 구동원으로 하는 EV 모드로부터, 제1 모터 제너레이터(MG1) 및 내연 기관(ICE)을 주행 구동원으로 하는 HEV 모드로 모드 천이할 때, HEV 모드에서의 구동륜(19)에의 구동력을, 모드 천이 시점에 있어서의 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력에 따라서 제한하는 구성으로 하였다.

Description

하이브리드 차량의 구동력 제어 장치

본 발명은 전동기만을 주행 구동원으로 하는 EV 모드와, 전동기와 내연 기관을 주행 구동원으로 하는 HEV 모드 사이에서 모드 천이가 가능한 하이브리드 차량의 구동력 제어 장치에 관한 발명이다.

종래, 내연 기관 및 전동기를 구비하고, 전동기만을 주행 구동원으로 하는 EV 모드와, 전동기와 내연 기관을 주행 구동원으로 하는 HEV 모드 사이에서 모드 천이가 가능한 하이브리드 차량이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 공개 제2014-101065호 공보

그런데, 종래의 하이브리드 차량에 있어서, 구동계에 마찰 클러치 등의 회전차를 흡수하는 동력 전달 요소(회전차 흡수 요소)를 갖지 않는 경우, 내연 기관이나 전동기에 의해 출력된 구동력은, 구동륜에 직접 전달된다. 즉, EV 모드에서의 주행중, 내연 기관을 시동하여 HEV 모드로 모드 천이하면, 구동륜에 전달되는 구동력으로서는, 전동기의 구동력에 내연 기관의 구동력이 더해지게 된다. 그로 인해, 구동륜에 전달되는 구동력이 급상승하여, 모드 천이 쇼크가 발생한다.

한편, 운전자의 요구 구동력이 변화하지 않아도, 차속이 변화함으로써 EV 모드로부터 HEV 모드로 모드 천이하는 경우가 있다. 이때에는, 운전자의 쇼크 감도가 높아, 위화감을 느끼기 쉽게 되어 있다.

본 발명은 상기 문제에 착안하여 이루어진 것으로, 회전차 흡수 요소를 갖지 않는 하이브리드 차량에 있어서, 운전자의 쇼크 감도가 높은 경우에도, EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이 시의 모드 천이 쇼크를 느끼기 어렵게 할 수 있는 하이브리드 차량의 구동력 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 하이브리드 차량은, 전동기만을 주행 구동원으로 하는 EV 모드와, 전동기 및 내연 기관을 주행 구동원으로 하는 HEV 모드 사이에서 모드 천이가 가능하며, 구동계에 회전차 흡수 요소를 갖지 않는다. 또한, 주행 구동원의 출력 가능 최대 구동력의 범위 내에서, 요구 구동력에 따라서 구동륜에의 구동력을 제어하는 구동력 컨트롤러를 구비하고 있다.

그리고, 이 구동력 컨트롤러는, 차속의 변화에 수반하여 EV 모드로부터 HEV 모드로 모드 천이할 때, HEV 모드에서의 구동륜에의 구동력을, 모드 천이 시점에 있어서의 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력에 따라서 제한한다.

구동계에 회전차 흡수 요소를 갖지 않는 하이브리드 차량의 경우, 주행 구동원으로부터 출력된 구동력은, 구동륜에 직접 전달되어버린다. 이에 반해, 본 발명에서는, 차속의 변화에 수반하여 EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이할 때에는, HEV 모드에서의 구동륜에의 구동력이, 모드 천이 시점에 있어서의 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력에 따라서 제한된다.

그로 인해, HEV 모드로 모드 천이함으로써, 구동륜에 전달되는 구동력으로서, 전동기의 구동력에 내연 기관의 구동력이 더해져도, 구동륜에 전달되는 구동력의 급상승을 억제할 수 있다. 이에 의해, 모드 천이 쇼크가 억제되어, 차속의 변화에 수반하는 EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이이기 때문에, 운전자의 쇼크 감도가 높더라도, 위화감을 느끼는 것을 방지할 수 있다.

즉, 회전차 흡수 요소를 갖지 않는 하이브리드 차량에 있어서, 운전자의 쇼크 감도가 높은 경우에도, EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이 시의 모드 천이 쇼크를 느끼기 어렵게 할 수 있다.

도 1은 실시예 1의 구동력 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량의 구동계 및 제어계를 나타내는 전체 시스템도이다.
도 2는 실시예 1의 다단 기어 변속기의 변속 제어계의 구성을 도시하는 제어계 구성도이다.
도 3은 실시예 1의 다단 기어 변속기에 있어서 변속 패턴을 전환하는 사고 방식을 도시하는 시프트맵 개요도이다.
도 4는 실시예 1의 다단 기어 변속기에 있어서 3개의 걸림 결합 클러치의 전환 위치에 따른 변속단을 나타내는 체결 작동표이다.
도 5a는 실시예 1에서 실행되는 구동력 제어 처리의 흐름(스텝 S1 내지 스텝 S5, 스텝 S10 내지 스텝 S15)을 도시하는 흐름도이다.
도 5b는 실시예 1에서 실행되는 구동력 제어 처리의 흐름(스텝 S6 내지 스텝 S9, 스텝 S16 내지 스텝 S19)을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 실시예 1에 있어서, 고SOC 시에 사용하는 시프트맵의 일례이다.
도 7은 실시예 1에 있어서, 저SOC 시에 사용하는 시프트맵의 일례이다.
도 8a는 상승 구배에 따라서 변화하는 HEV 모드에서의 구동력의 최대값을 도시하는 설명도이다.
도 8b는 저SOC 시에, HEV 모드에서의 구동력의 최대값의 상승 구배를 설정하는 구배 설정맵이다.
도 9는 실시예 1에 있어서, 고SOC 시에, 차속의 변화에 수반하여 EV→HEV로 모드 천이할 때의, 차속·차량 G·액셀러레이터 개방도·MG1 회전수·ICE 회전수·MG1 토크·ICE 토크의 각 특성을 나타내는 타임차트이다.
도 10은 고SOC 시에, 차속의 변화에 수반하여 EV→HEV로 모드 천이할 때의, 시프트맵 상에서의 운전점의 이동 궤적을 도시하는 설명도이다.
도 11a는 고SOC 시의 EV 모드에서의 동력 전달 루트를 도시하는 설명도이다.
도 11b는 고SOC 시의 HEV 모드에서의 동력 전달 루트를 도시하는 설명도이다.
도 12는 실시예 1에 있어서, 고SOC 시에, 운전자의 요구 구동력의 변화에 수반하여 EV→HEV로 모드 천이할 때의, 차속·차량 G·액셀러레이터 개방도·MG1 회전수·ICE 회전수·MG1 토크·ICE 토크의 각 특성을 나타내는 타임차트이다.
도 13은 고SOC 시에, 운전자의 요구 구동력의 변화에 수반하여 EV→HEV로 모드 천이할 때의, 시프트맵 상에서의 운전점의 이동 궤적을 도시하는 설명도이다.
도 14는 실시예 1에 있어서, 저SOC 시에, 차속의 변화에 수반하여 EV→HEV로 모드 천이할 때의, 차속·차량 G·액셀러레이터 개방도·MG1 회전수·ICE 회전수·MG1 토크·ICE 토크의 각 특성을 나타내는 타임차트이다.
도 15는 저SOC 시에, 차속의 변화에 수반하여 EV→HEV로 모드 천이할 때의, 시프트맵 상에서의 운전점의 이동 궤적을 도시하는 설명도이다.
도 16a는 저SOC 시의 EV 모드에서의 동력 전달 루트를 도시하는 설명도이다.
도 16b는 저SOC 시의 HEV 모드에서의 동력 전달 루트를 도시하는 설명도이다.
도 17은 실시예 2에 있어서, 고SOC 시에 사용하는 시프트맵의 일례이다.
도 18은 실시예 2에 있어서, 고SOC 시에, 차속의 변화에 수반하여 EV→HEV로 모드 천이할 때의, 차속·차량 G·액셀러레이터 개방도·MG1 회전수·ICE 회전수·MG1 토크·ICE 토크의 각 특성을 나타내는 타임차트이다.
도 19는 고SOC 시에, 차속의 변화에 수반하여 EV→HEV로 모드 천이할 때의, 시프트맵 상에서의 운전점의 이동 궤적을 도시하는 설명도이다.
도 20은 실시예 1에 있어서, 고SOC 시에, 차속의 변화에 수반하여 EV→HEV로 모드 천이할 때, ICE 토크를 제한한 경우의, 차속·차량 G·액셀러레이터 개방도·MG1 회전수·ICE 회전수·MG1 토크·ICE 토크의 각 특성을 나타내는 타임차트이다.
도 21은 실시예 2에 있어서, 고SOC 시에, 차속의 변화에 수반하여 EV→HEV로 모드 천이할 때, ICE 토크를 제한한 경우의, 차속·차량 G·액셀러레이터 개방도·MG1 회전수·ICE 회전수·MG1 토크·ICE 토크의 각 특성을 나타내는 타임차트이다.

이하, 본 발명의 하이브리드 차량 구동력 제어 장치를 실현하는 최선의 형태를, 도면에 도시하는 실시예 1 및 실시예 2에 기초하여 설명한다.

(실시예 1)

먼저, 구성을 설명한다.

실시예 1의 구동력 제어 장치는, 구동계 구성 요소로서, 하나의 엔진과, 2개의 모터 제너레이터와, 3개의 걸림 결합 클러치를 갖는 다단 기어 변속기를 구비한 하이브리드 차량(하이브리드 차량의 일례)에 적용한 것이다. 이하, 실시예 1에 있어서의 하이브리드 차량의 구동력 제어 장치의 구성을, 「전체 시스템 구성」, 「변속 제어계 구성」, 「변속단 구성」, 「구동력 제어 처리 구성」으로 나누어서 설명한다.

[전체 시스템 구성]

도 1은, 실시예 1의 구동력 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량의 구동계 및 제어계를 도시한다. 이하, 도 1에 기초하여, 실시예 1의 전체 시스템 구성을 설명한다.

실시예 1의 하이브리드 차량 구동계는, 도 1에 도시한 바와 같이, 내연 기관(ICE)과, 제1 모터 제너레이터(MG1)와, 제2 모터 제너레이터(MG2)와, 3개의 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 갖는 다단 기어 변속기(1)를 구비하고 있다. 또한, 「ICE」는 「Internal-Combustion Engine」의 약칭이다.

상기 내연 기관(ICE)은, 하이브리드 차량의 주행 구동원이 되고, 예를 들어, 크랭크축 방향을 차폭 방향으로 하여 차량의 프론트룸에 배치된 가솔린 엔진이나 디젤 엔진 등이다. 이 내연 기관(ICE)은, 다단 기어 변속기(1)의 변속기 케이스(10)에 연결되고, 내연 기관 출력축이, 다단 기어 변속기(1)의 제1축(11)에 접속된다. 또한, 내연 기관(ICE)은, 기본적으로, 제2 모터 제너레이터(MG2)를 스타터 모터로 하여 시동된다. 다만, 극저온 시 등과 같이 강전 배터리(3)를 사용한 제2 모터 제너레이터(MG2)에 의한 시동을 확보할 수 없는 경우에 대비하여, 스타터 모터(2)를 설치하고 있다.

상기 제1 모터 제너레이터(MG1)(전동기)는 역행 시에 하이브리드 차량의 주행 구동원이 되고, 회생 시에 발전기가 되는 삼상교류의 영구 자석형 동기 모터이다. 또한, 제2 모터 제너레이터(MG2)는, 역행 시에 내연 기관(ICE)의 스타터 모터나 다단 기어 변속기(1)의 기어축을 회전시키는 모터가 되고, 내연 기관(ICE)에 의해 구동될 때에는 발전기가 되는 삼상교류의 영구 자석형 동기 모터이다. 이 제1 모터 제너레이터(MG1) 및 제2 모터 제너레이터(MG2)는, 역행 시에는 모두 강전 배터리(3)를 공통의 전원으로 하고 있다. 또한, 제1 모터 제너레이터(MG1) 및 제2 모터 제너레이터(MG2)에 의해 발전한 전력은, 이 강전 배터리(3)에 충전된다.

제1 모터 제너레이터(MG1)의 스테이터는, 제1 모터 제너레이터(MG1)의 케이스에 고정되고, 그 케이스가 다단 기어 변속기(1)의 변속기 케이스(10)에 고정된다. 그리고, 제1 모터 제너레이터(MG1)의 로터에 일체의 제1 모터축이, 다단 기어 변속기(1)의 제2축(12)에 접속된다. 제2 모터 제너레이터(MG2)의 스테이터는, 제2 모터 제너레이터(MG2)의 케이스에 고정되고, 그 케이스가 다단 기어 변속기(1)의 변속기 케이스(10)에 고정된다. 그리고, 제2 모터 제너레이터(MG2)의 로터에 일체의 제2 모터축이, 다단 기어 변속기(1)의 제6축(16)에 접속된다. 제1 모터 제너레이터(MG1)의 스테이터 코일에는, 역행 시에 직류를 삼상교류로 변환하고, 회생 시에 삼상교류를 직류로 변환하는 제1 인버터(4)가 제1 AC 하니스(5)를 통하여 접속된다. 제2 모터 제너레이터(MG2)의 스테이터 코일에는, 역행 시에 직류를 삼상교류로 변환하고, 발전 시에 삼상교류를 직류로 변환하는 제2 인버터(6)가 제2 AC 하니스(7)를 통하여 접속된다.

강전 배터리(3)와 제1 인버터(4) 및 제2 인버터(6)는 정션 박스(9)를 통하여 DC 하니스(8)에 의해 접속된다.

그리고, 실시예 1의 하이브리드 차량은, 주행 모드로서, 「EV 모드」와 「HEV 모드」를 갖고 있다. EV 모드는, 제1 모터 제너레이터(MG1)만을 주행 구동원으로 하는 주행 모드이다. HEV 모드는, 제1 모터 제너레이터(MG1) 및 내연 기관(ICE)을 주행 구동원으로 하는 주행 모드이다. 그리고, 차속과, 액셀러레이터 개방도나 브레이크 조작에 나타나는 운전자의 요구되는 구동력(Driving Force)에 기초하여, EV 모드와 HEV 모드 사이에서 모드 천이가 가능하게 되어 있다.

상기 다단 기어 변속기(1)는 변속비가 상이한 복수의 기어쌍과, 변속단을 전환하는 변속 요소를 갖고, 복수의 변속단을 실현하는 상시 맞물림식 변속기이다. 이 다단 기어 변속기(1)는 내연 기관(ICE), 제1 모터 제너레이터(MG1), 제2 모터 제너레이터(MG2)로부터 구동륜(19)에의 동력 전달 경로에 배치되어 있다.

이 다단 기어 변속기(1)는 변속기 케이스(10) 내에 서로 평행하게 배치되고, 기어가 설치되는 6개의 기어축(11 내지 16)과, 기어쌍을 선택하는 변속 요소인 3개의 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 구비한다. 기어축으로서는, 제1축(11)과, 제2축(12)과, 제3축(13)과, 제4축(14)과, 제5축(15)과, 제6축(16)이 설치된다. 걸림 결합 클러치로서는, 제1 걸림 결합 클러치(C1)와, 제2 걸림 결합 클러치(C2)와, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 설치된다. 여기서, 제1, 제2, 제3 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)는, 변속 시에 맞물림 상태를 체결/해방하는 도그 클러치이다. 또한, 변속기 케이스(10)에는, 케이스 내의 베어링 부분이나 기어의 맞물림 부분에 윤활 오일을 공급하는 전동 오일 펌프(20)가 부설되어 있다.

상기 제1축(11)은 내연 기관(ICE)의 내연 기관 출력축에 연결된 축이다. 이 제1축(11)에는, 도 1의 우측으로부터 순서대로 제1 기어(101), 제2 기어(102), 제3 기어(103)가 배치된다. 제1 기어(101)는 제1축(11)에 대하여 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다. 제2 기어(102)와 제3 기어(103)는 축방향으로 돌출되는 보스부가 제1축(11)의 외주에 삽입되는 공회전 기어이며, 제2 걸림 결합 클러치(C2)를 통하여 제1축(11)에 대하여 구동 연결 가능하게 설치된다.

상기 제2축(12)은 제1 모터 제너레이터(MG1)의 제1 모터축에 연결되고, 제1축(11)의 외측 위치에 축심을 일치시켜서 동축 배치된 원통축이다. 이 제2축(12)에는, 도 1의 우측으로부터 순서대로 제4 기어(104), 제5 기어(105)가 배치된다. 제4 기어(104)와 제5 기어(105)는 제2축(12)에 대하여 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다.

상기 제3축(13)은 다단 기어 변속기(1)의 출력측에 배치됨과 함께 변속기 케이스(10)에 양단이 지지된 축이다. 이 제3축(13)에는, 도 1의 우측으로부터 순서대로 제6 기어(106), 제7 기어(107), 제8 기어(108), 제9 기어(109), 제10 기어(110)가 배치된다. 제6 기어(106)와 제7 기어(107)와 제8 기어(108)는 제3축(13)에 대하여 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다. 제9 기어(109)와 제10 기어(110)는 축방향으로 돌출되는 보스부가 제3축(13)의 외주에 삽입되는 공회전 기어이며, 제3 걸림 결합 클러치(C3)를 통하여 제3축(13)에 대하여 구동 연결 가능하게 설치된다.

그리고, 제6 기어(106)는 제1축(11)에 설치된 제2 기어(102)에 맞물리고, 제7 기어(107)는 디퍼런셜 기어(17)에 설치된 제16 기어(116)와 맞물리고, 제8 기어(108)는 제1축(11)에 설치된 제3 기어(103)에 맞물린다. 제9 기어(109)는 제2축(12)에 설치된 제4 기어(104)에 맞물리고, 제10 기어(110)는 제2축(12)에 설치된 제5 기어(105)에 맞물린다.

상기 제4축(14)은 변속기 케이스(10)에 양단이 지지된 축이다. 이 제4축(14)에는, 도 1의 우측으로부터 순서대로 제11 기어(111), 제12 기어(112), 제13 기어(113)가 배치된다. 제11 기어(111)는 제4축(14)에 대하여 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다. 제12 기어(112)와 제13 기어(113)는 축방향으로 돌출되는 보스부가 제4축(14)의 외주에 삽입되는 공회전 기어이며, 제1 걸림 결합 클러치(C1)를 통하여 제4축(14)에 대하여 구동 연결 가능하게 설치된다.

그리고, 제11 기어(111)는 제1축(11)에 설치된 제1 기어(101)에 맞물리고, 제12 기어(112)는 제1축(11)에 설치된 제2 기어(102)와 맞물리고, 제13 기어(113)는 제2축(12)에 설치된 제4 기어(104)와 맞물린다.

상기 제5축(15)은 변속기 케이스(10)에 양단이 지지된 축이다. 이 제5축(15)에는, 제4축(14)에 설치된 제11 기어(111)와 맞물리는 제14 기어(114)가 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다.

상기 제6축(16)은 제2 모터 제너레이터(MG2)의 제2 모터축에 연결된 축이다. 이 제6축(16)에는, 제5축(15)에 설치된 제14 기어(114)와 맞물리는 제15 기어(115)가 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다.

그리고, 제2 모터 제너레이터(MG2)와 내연 기관(ICE)은, 서로 맞물리는 제15 기어(115), 제14 기어(114), 제11 기어(111), 제1 기어(101)에 의해 구성되는 기어열에 의해 기계적으로 연결되어 있다. 이 기어열은, 제2 모터 제너레이터(MG2)에 의해 내연 기관(ICE)을 시동할 때, 제2 모터 제너레이터 회전수(MG2 회전수)를 감속하는 감속 기어열이 되고, 내연 기관(ICE)의 구동에서 제2 모터 제너레이터(MG2)에 의해 발전할 때, 내연 기관 회전수(ICE 회전수)를 증속하는 증속 기어열이 된다.

상기 제1 걸림 결합 클러치(C1)는, 제4축(14)에 설치된 제12 기어(112)와 제13 기어(113) 사이에 개재 장착되어 있다. 이 제1 걸림 결합 클러치(C1)는, 동기 기구를 갖고 있지 않고, 회전 동기 상태에서의 맞물림 스트로크에 의해 체결되는 도그 클러치이다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)는, 좌측 체결 위치(Left)일 때, 제4축(14)에 제13 기어(113)를 구동 연결한다. 또한, 이 제1 걸림 결합 클러치(C1)는, 중립 위치(N)일 때, 제4축(14)에 대하여 제12 기어(112) 및 제13 기어(113)를 모두 해방한다. 또한, 이 제1 걸림 결합 클러치(C1)는, 우측 체결 위치(Right)일 때, 제4축(14)에 제12 기어(112)를 구동 연결한다.

상기 제2 걸림 결합 클러치(C2)는, 제1축(11)에 설치된 제2 기어(102)와 제3 기어(103) 사이에 개재 장착되어 있다. 이 제2 걸림 결합 클러치(C2)는, 동기 기구를 갖고 있지 않고, 회전 동기 상태에서의 맞물림 스트로크에 의해 체결되는 도그 클러치이다. 제2 걸림 결합 클러치(C2)는, 좌측 체결 위치(Left)일 때, 제1축(11)에 제3 기어(103)를 구동 연결한다. 또한, 이 제2 걸림 결합 클러치(C2)는, 중립 위치(N)일 때, 제1축(11)에 대하여 제2 기어(102) 및 제3 기어(103)를 모두 해방한다. 또한, 이 제2 걸림 결합 클러치(C2)는, 우측 체결 위치(Right)일 때, 제1축(11)에 제2 기어(102)를 구동 연결한다.

상기 제3 걸림 결합 클러치(C3)는, 제3축(13)에 설치된 제9 기어(109)와 제10 기어(110) 사이에 개재 장착되어 있다. 이 제3 걸림 결합 클러치(C3)는, 동기 기구를 갖고 있지 않고, 회전 동기 상태에서의 맞물림 스트로크에 의해 체결되는 도그 클러치이다. 제3 걸림 결합 클러치(C3)는, 좌측 체결 위치(Left)일 때, 제3축(13)에 제10 기어(110)를 구동 연결한다. 또한, 이 제3 걸림 결합 클러치(C3)는, 중립 위치(N)일 때, 제3축(13)에 대하여 제9 기어(109) 및 제10 기어(110)를 모두 해방한다. 또한, 이 제3 걸림 결합 클러치(C3)는, 우측 체결 위치(Right)일 때, 제3축(13)에 제9 기어(109)를 구동 연결한다.

그리고, 다단 기어 변속기(1)의 제3축(13)에 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된 제7 기어(107)에 맞물리는 제16 기어(116)는 디퍼런셜 기어(17) 및 좌우의 드라이브 축(18)을 통하여 좌우의 구동륜(19)에 접속되어 있다.

실시예 1의 차량 제어계는, 도 1에 도시한 바와 같이, 하이브리드 컨트롤 모듈(21)과, 모터 컨트롤 유닛(22)과, 변속기 컨트롤 유닛(23)과, 엔진 컨트롤 유닛(24)을 구비하고 있다.

상기 하이브리드 컨트롤 모듈(21)(약칭: 「HCM」)은 차량 전체의 소비 에너지를 적절하게 관리하는 기능을 담당하는 통합 제어 모듈이다. 이 하이브리드 컨트롤 모듈(21)은 다른 컨트롤 유닛(모터 컨트롤 유닛(22), 변속기 컨트롤 유닛(23), 엔진 컨트롤 유닛(24) 등)과 CAN 통신선(25)에 의해 쌍방향 정보 교환 가능하게 접속되어 있다. 또한, CAN 통신선(25)의 「CAN」이란, 「Controller Area Network」의 약칭이다.

또한, 이 하이브리드 컨트롤 모듈(21)은 주행 구동원을 출력할 수 있는 최대 구동력(출력 가능 최대 구동력)의 범위 내에서, 운전자의 요구 구동력에 따라서 구동륜(19)에 전달되는 구동력을 제어한다. 즉, 주행 구동원으로부터 출력되는 구동력(EV 모드에서는, 제1 모터 제너레이터(MG1)의 출력 토크(MG1 토크)만. HEV 모드에서는, MG1 토크와, 내연 기관(ICE)으로부터의 출력 토크(ICE 토크)의 합계 토크.)을 액셀러레이터 개방도에 나타나는 요구 구동력을 만족하도록 제어한다. 또한, 요구 구동력이, 주행 구동원의 출력 가능 최대 구동력을 상회하고 있는 경우에는, 주행 구동원으로부터 출력되는 구동력을 최대값으로 설정하고, 요구 구동력을 가능한 한 충족하도록 한다.

또한, 이 실시예 1의 하이브리드 컨트롤 모듈(21)은, 차속의 변화에 수반하여, 주행 모드가 EV 모드로부터 HEV 모드로 천이할 때, HEV 모드에서의 구동륜(19)에의 구동력의 최대값을, 모드 천이 시점에 있어서의 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력과 동등 레벨의 값으로 설정한다. 또한, 운전자의 요구 구동력의 변화에 수반하여, 주행 모드가 EV 모드로부터 HEV 모드로 천이할 때, HEV 모드에서의 구동륜(19)에의 구동력의 최대값을, HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력으로 설정한다.

즉, 이 하이브리드 컨트롤 모듈(21)은 구동력 컨트롤러에 상당하는 것이며, 차속 변화에 수반하는 EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이 시, HEV 모드에서의 구동륜(19)에의 구동력을 제한하고, 요구 구동력 변화에 수반하는 EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이 시, HEV 모드에서의 구동륜(19)에의 구동력을 제한하지 않는다.

상기 모터 컨트롤 유닛(22)(약칭: 「MCU」)은 제1 인버터(4)와 제2 인버터(6)에 대한 제어 명령에 의해 제1 모터 제너레이터(MG1)와 제2 모터 제너레이터(MG2)의 역행 제어나 회생(발전) 제어 등을 행한다. 제1 모터 제너레이터(MG1) 및 제2 모터 제너레이터(MG2)에 대한 제어 모드로서는, 「토크 제어」와 「회전수 FB 제어」가 있다.

「토크 제어」에서는, 역행 시, 목표 구동력에 대하여 분담하는 목표 모터 토크가 결정되면, 실제 모터 토크를 목표 모터 토크에 추종시키는 제어를 행한다. 「회전수 FB 제어」에서는, 주행중에 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3) 중 어느 것을 맞물림 체결하라는 변속 요구가 있으면, 클러치 입출력 회전수를 회전 동기시킬 목표 모터 회전수를 정하고, 실제 모터 회전수를 목표 모터 회전수에 수렴시키도록FB 토크를 출력하는 제어를 행한다.

상기 변속기 컨트롤 유닛(23)(약칭: 「TMCU」)은 소정의 입력 정보에 기초하여 제1, 제2, 제3 전동 액추에이터(31, 32, 33)(도 2 참조)에 전류 명령을 출력하고, 다단 기어 변속기(1)의 변속 패턴을 전환하는 변속 제어를 행한다. 이 변속 제어에서는, 제1, 제2, 제3 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 선택적으로 맞물림 체결/해방시켜, 복수의 기어쌍으로부터 동력 전달에 관여하는 기어쌍을 선택한다. 여기서, 해방되어 있는 각 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3) 중 어느 것을 체결하라는 변속 요구 시에는, 클러치 입출력의 차회전수를 억제하여 맞물림 체결을 확보하기 위해서, 제1 모터 제너레이터(MG1) 또는 제2 모터 제너레이터(MG2)의 회전수 FB 제어(회전 동기 제어)를 병용한다.

상기 엔진 컨트롤 유닛(24)(약칭: 「ECU」)은 소정의 입력 정보에 기초하여 모터 컨트롤 유닛(22)이나 점화 플러그나 연료 분사 액추에이터 등에 제어 명령을 출력함으로써, 내연 기관(ICE)의 시동 제어나 내연 기관(ICE)의 정지 제어나 연료 커트 제어 등을 행한다.

[변속 제어계 구성]

실시예 1의 다단 기어 변속기(1)는 변속 요소로서, 맞물림 체결에 의한 제1, 제2, 제3 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)(도그 클러치)를 채용함으로써, 클러치의 드래그를 저감함으로써 효율화를 도모한다. 그리고, 제1, 제2, 제3 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3) 중 어느 것을 맞물림 체결시키라는 변속 요구가 있으면, 클러치 입출력의 차회전수를, 제1 모터 제너레이터(MG1)(제3 걸림 결합 클러치(C3)의 체결 시) 또는 제2 모터 제너레이터(MG2)(제1, 제2 걸림 결합 클러치(C1, C2)의 체결 시)에 의해 회전 동기시켜, 동기 판정 회전수 범위 내가 되면 맞물림 스트로크를 개시함으로써 실현한다. 또한, 체결되어 있는 제1, 제2, 제3 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3) 중 어느 것을 해방시키라는 변속 요구가 있으면, 해방시킬 클러치의 클러치 전달 토크를 저하시키고, 해방 토크 판정값 이하로 되면 해방 스트로크를 개시함으로써 실현한다. 이하, 도 2에 기초하여, 다단 기어 변속기(1)의 변속 제어계 구성을 설명한다.

변속 제어계는, 도 2에 도시한 바와 같이, 걸림 결합 클러치로서, 제1 걸림 결합 클러치(C1)와 제2 걸림 결합 클러치(C2)와 제3 걸림 결합 클러치(C3)를 구비하고 있다. 액추에이터로서, C1, C2 시프트 동작용의 제1 전동 액추에이터(31)와, C1, C2 셀렉트 동작용의 제2 전동 액추에이터(32)와, C3 시프트 동작용의 제3 전동 액추에이터(33)를 구비하고 있다. 그리고, 액추에이터 동작을 클러치 걸림 결합/해방 동작으로 변환하는 시프트 기구로서, C1/C2 셀렉트 동작 기구(40)와, C1 시프트 동작 기구(41)와, C2 시프트 동작 기구(42)와, C3 시프트 동작 기구(43)를 구비하고 있다. 또한, 제1 전동 액추에이터(31)와 제2 전동 액추에이터(32)와 제3 전동 액추에이터(33)의 제어 수단으로서, 변속기 컨트롤 유닛(23)을 구비하고 있다.

상기 제1 걸림 결합 클러치(C1)와 제2 걸림 결합 클러치(C2)와 제3 걸림 결합 클러치(C3)는, 각각 뉴트럴 위치(N: 해방 위치)와, 좌측 체결 위치(Left: 좌측 클러치 맞물림 체결 위치)와, 우측 체결 위치(Right: 우측 클러치 맞물림 체결 위치)를 전환하는 도그 클러치이다. 각 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)는 모두 동일한 구성이며, 커플링 슬리브(51, 52, 53)와, 좌측 도그 클러치 링(54, 55, 56)과, 우측 도그 클러치 링(57, 58, 59)을 구비한다.

커플링 슬리브(51, 52, 53)는, 제4축(14), 제1축(11), 제3축(13)에 고정된 도시하지 않은 허브를 통하여 스플라인 결합에 의해 축방향으로 스트로크 가능하게 설치된 것으로, 양측에 평평한 정상면에 의한 도그 톱니(51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b)를 갖는다. 또한, 커플링 슬리브(51, 52, 53)의 둘레 방향 중앙부에 포크 홈(51c, 52c, 53c)을 갖는다.

좌측 도그 클러치 링(54, 55, 56)은, 각 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)의 좌측 공회전 기어인 각 기어(113, 103, 110)의 보스부에 고정되고, 도그 톱니(51a, 52a, 53a)에 대향하는 평평한 정상면에 의한 도그 톱니(54a, 55a, 56a)를 갖는다.

우측 도그 클러치 링(57, 58, 59)은, 각 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)의 우측 공회전 기어인 각 기어(112, 102, 109)의 보스부에 고정되고, 도그 톱니(51b, 52b, 53b)에 대향하는 평평한 정상면에 의한 도그 톱니(57b, 58b, 59b)를 갖는다.

상기 C1/C2 셀렉트 동작 기구(40)는 제1 전동 액추에이터(31)와 C1 시프트 동작 기구(41)의 연결을 선택하는 제1 위치와, 제1 전동 액추에이터(31)와 C2 시프트 동작 기구(42)의 연결을 선택하는 제2 위치를 선택하는 기구이다.

제1 위치의 선택 시에는, 시프트 로드(62)와 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 시프트 로드(64)를 연결함과 함께, 제2 걸림 결합 클러치(C2)의 시프트 로드(65)를 뉴트럴 위치에 로크한다. 제2 위치의 선택 시에는, 시프트 로드(62)와 제2 걸림 결합 클러치(C2)의 시프트 로드(65)를 연결함과 함께, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 시프트 로드(64)를 뉴트럴 위치에 로크한다. 즉, 제1 위치와 제2 위치 중, 한쪽의 걸림 결합 클러치를 시프트 동작하는 위치를 선택하면, 다른 쪽의 걸림 결합 클러치는 뉴트럴 위치에서 로크 고정하는 기구로 하고 있다.

상기 C1 시프트 동작 기구(41)와 C2 시프트 동작 기구(42)와 C3 시프트 동작 기구(43)는 제1, 제3 전동 액추에이터(31, 33)의 회동 동작을, 커플링 슬리브(51, 52, 53)의 축방향 스트로크 동작으로 변환하는 기구이다. 각 시프트 동작 기구(41, 42, 43)는 모두 동일한 구성이며, 회동 링크(61, 63)와, 시프트 로드(62, 64, 65, 66)와, 시프트 포크(67, 68, 69)를 구비한다.

회동 링크(61, 63)는, 일단부가 제1, 제3 전동 액추에이터(31, 33)의 액추에이터축에 설치되고, 타단부가 시프트 로드(64(또는 시프트 로드(65)), 66)에 상대 변위 가능하게 연결된다. 시프트 로드(64, 65, 66)는, 로드 분할 위치에 스프링(64a, 65a, 66a)이 개재 장착되고, 로드 전달력의 크기와 방향에 따라서 신축 가능하게 되어 있다. 시프트 포크(67, 68, 69)는, 일단부가 시프트 로드(64, 65, 66)에 고정되고, 타단부가 커플링 슬리브(51, 52, 53)의 포크 홈(51c, 52c, 53c)에 배치된다.

상기 변속기 컨트롤 유닛(23)은 차속 센서(71), 액셀러레이터 개방도 센서(72), 변속기 출력축 회전수 센서(73), 엔진 회전수 센서(74), MG1 회전수 센서(75), MG2 회전수 센서(76), 인히비터 스위치(77), 배터리 SOC 센서(78) 등으로부터의 센서 신호나 스위치 신호를 입력한다. 또한, 변속기 출력축 회전수 센서(73)는 제3축(13)의 축 단부에 설치되어, 제3축(13)의 축회전수를 검출한다.

또한, 이 변속기 컨트롤 유닛(23)은 커플링 슬리브(51, 52, 53)의 위치에 따라 결정되는 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)의 맞물림 체결과 해방을 제어하는 위치 서보 제어부(예를 들어, PID 제어에 의한 위치 서보계)를 구비하고 있다. 이 위치 서보 제어부는, 제1 슬리브 위치 센서(81), 제2 슬리브 위치 센서(82), 제3 슬리브 위치 센서(83)로부터의 센서 신호를 입력한다. 그리고, 각 슬리브 위치 센서(81, 82, 83)의 센서값을 읽어들이고, 커플링 슬리브(51, 52, 53)의 위치가 맞물림 스트로크에 의한 체결 위치 또는 해방 위치가 되도록, 전동 액추에이터(31, 32, 33)에 전류를 부여한다. 즉, 커플링 슬리브(51, 52, 53)에 용접된 도그 톱니와 공회전 기어에 용접된 도그 톱니의 양쪽이 맞물린 맞물림 위치에 있는 체결 상태로 함으로써, 공회전 기어를 제4축(14), 제1축(11), 제3축(13)에 구동 연결한다. 한편, 커플링 슬리브(51, 52, 53)가, 축선 방향으로 변위함으로써 커플링 슬리브(51, 52, 53)에 용접된 도그 톱니와 공회전 기어에 용접된 도그 톱니가 비맞물림 위치에 있는 해방 상태로 함으로써, 공회전 기어를 제4축(14), 제1축(11), 제3축(13)으로부터 분리한다.

[변속단 구성]

실시예 1의 다단 기어 변속기(1)에서는, 마찰 클러치나 유체 커플링 등의 입력측과 출력측의 회전수차를 흡수하면서 동력 전달 가능한 동력 전달 요소(회전차 흡수 요소)를 갖지 않음으로써 동력 전달 손실을 저감함과 함께, 내연 기관(ICE)을 모터 어시스트함으로써 ICE 변속단을 저감시켜서, 콤팩트화(EV 변속단: 1-2속, ICE 변속단: 1-4속)를 도모한다. 또한, 다단 기어 변속기(1)가 회전차 흡수 요소를 갖지 않기 때문에, 실시예 1의 하이브리드 차량은, 구동계에 회전차 흡수 요소를 갖지 않게 되어, 주행 구동원에 의해 출력된 구동력이, 구동륜(19)에 직접 전달된다.

이하, 도 3 및 도 4에 기초하여, 다단 기어 변속기(1)의 변속단 구성을 설명한다.

변속단의 사고 방식은, 도 3에 도시한 바와 같이, 차속(VSP)이 소정 차속 VSP0 미만인 발진 영역에서는, 다단 기어 변속기(1)가 회전차 흡수 요소를 갖지 않기 때문에, 「EV 모드」가 되는 변속단이 설정되어, 모터 구동력만에 의한 모터 발진으로 한다. 그리고, 차속이 소정 차속 VSP0 이상으로 되는 주행 영역에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 구동력의 요구에 따라, 엔진 구동력을 모터 구동력으로 어시스트하는 「HEV 모드」가 되는 변속단이 설정되어, 모터 구동력과 엔진 구동력에 의해 대응한다고 하는 변속단의 사고 방식을 채용한다. 즉, 차속의 상승에 따라서, ICE 변속단은, (ICE 1st→)ICE 2nd→ICE 3rd→ICE 4th로 변속단이 이행하고, EV 변속단은, EV 1st→EV 2nd로 변속단이 이행한다. 따라서, 도 3에 도시하는 변속단의 사고 방식에 기초하여, 변속단을 전환하라는 변속 요구를 내기 위한 시프트맵을 작성한다.

한편, 제1, 제2, 제3 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 갖는 다단 기어 변속기(1)에 의해 이론적으로 실현 가능한 전체 변속단은 도 4에 도시하는 바와 같다. 또한, 도 4 중의 「Lock」는, 변속단으로서 성립하지 않는 인터로크 변속단을 나타내고, 「EV-」은, 제1 모터 제너레이터(MG1)가 구동륜(19)에 구동 연결되어 있지 않은 상태를 나타내고, 「ICE-」 및 「ICEgen」은, 내연 기관(ICE)이 구동륜(19)에 구동 연결되어 있지 않은 상태를 나타낸다.

여기서, 내연 기관(ICE)이 구동륜(19)에 구동 연결되어 있지 않을 때(「ICE-」 및 「ICEgen」일 때)에는, 「EV 모드」가 된다. 또한, ICE 변속단과 EV 변속단이 모두 성립하고 있을 때에는, 제1 모터 제너레이터(MG1)와 내연 기관(ICE)이 구동륜(19)에 구동 연결되어 있는 상태이며, 「HEV 모드」가 된다. 즉, 다단 기어 변속기(1)의 변속단에 따라, 하이브리드 차량의 주행 모드가 설정된다. 이하, 각 변속단에 대하여 설명한다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「N」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「N」일 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치에 따라 다음 변속단으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」이면 「EV-ICEgen」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「N」이면 「Neutral」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Right」이면 「EV-ICE 3rd」이다.

여기서, 「EV-ICEgen」의 변속단은, 정차중, 내연 기관(ICE)에 의해 제1 모터 제너레이터(MG1)로 발전하는 MG1 아이들 발전 시, 또는, MG1 아이들 발전에 MG2 아이들 발전을 더한 더블 아이들 발전 시에 선택되는 변속단이다. 「Neutral」의 변속단은, 정차중, 내연 기관(ICE)에 의해 제2 모터 제너레이터(MG2)로 발전하는 MG2 아이들 발전 시에 선택되는 변속단이다. 「EV-ICE 3rd」의 변속단은, 제1 모터 제너레이터(MG1)를 정지하여 내연 기관(ICE)으로 3속 ICE 주행을 행하는 「ICE 주행 모드」일 때에 선택되는 변속단이다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「N」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Left」일 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치에 따라 다음 변속단으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」이면 「EV 1st ICE 1st」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「N」이면 「EV 1st ICE-」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Right」이면 「EV 1st ICE 3rd」이다.

여기서, 「EV 1st ICE-」의 변속단은, 내연 기관(ICE)을 정지하여 제1 모터 제너레이터(MG1)로 주행(회생)하는 「EV 모드」일 때, 또는, 내연 기관(ICE)에 의해 제2 모터 제너레이터(MG2)로 발전하면서, 제1 모터 제너레이터(MG1)로 1속 EV 주행을 행하는 「시리즈 EV 모드」일 때에 선택되는 변속단이다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Left」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Left」일 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치가 「N」이면 「EV 1st ICE 2nd」이다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Left」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「N」일 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치에 따라 다음 변속단으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」이면 「EV 1.5 ICE 2nd」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「N」이면 「EV-ICE 2nd」이다.

여기서, 「EV-ICE 2nd」의 변속단은, 제1 모터 제너레이터(MG1)를 정지하여 내연 기관(ICE)으로 2속 ICE 주행을 행하는 「ICE 주행 모드」일 때에 선택되는 변속단이다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Left」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Right」일 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치가 「N」이면 「EV 2nd ICE 2nd」이다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「N」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Right」일 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치에 따라 다음 변속단으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」이면 「EV 2nd ICE 3rd'」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「N」이면 「EV 2nd ICE-」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Right」이면 「EV 2nd ICE 3rd」이다.

여기서, 「EV 2nd ICE-」의 변속단은, 내연 기관(ICE)을 정지하여 제1 모터 제너레이터(MG1)로 주행(회생)하는 「EV 모드」일 때, 또는, 내연 기관(ICE)에 의해 제2 모터 제너레이터(MG2)로 발전하면서, 제1 모터 제너레이터(MG1)로 2속 EV 주행을 행하는 「시리즈 EV 모드」일 때에 선택되는 변속단이다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Right」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Right」일 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치가 「N」이면 「EV 2nd ICE 4th」이다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Right」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「N」일 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치에 따라 다음 변속단으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」이면 「EV 2.5 ICE 4th」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「N」이면 「EV-ICE 4th」이다.

여기서, 「EV-ICE 4th」의 변속단은, 제1 모터 제너레이터(MG1)를 정지하여 내연 기관(ICE)으로 4속 ICE 주행을 행하는 「ICE 주행 모드」일 때에 선택되는 변속단이다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Right」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Left」일 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치가 「N」이면 「EV 1st ICE 4th」이다.

이어서, 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)의 체결 조합에 의한 상기 전체 변속단으로부터 「통상 시 사용 변속단」을 나누는 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 전체 변속단으로부터 「인터로크 변속단(도 4의 크로스 해칭)」과 「시프트 기구에 의해 선택할 수 없는 변속단(도 4의 우측 상승 해칭)」을 제외한 변속단을, 다단 기어 변속기(1)에 의해 실현 가능한 복수의 변속단으로 한다. 여기서, 시프트 기구에 의해 선택할 수 없는 변속단이란, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」이고, 또한, 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Left」인 「EV 1.5 ICE 2nd」와, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」이고, 또한, 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Right」인 「EV 2.5 ICE 4th」를 말한다. 시프트 기구에 의해 선택할 수 없는 이유는, 하나의 제1 전동 액추에이터(31)가 2개의 걸림 결합 클러치(C1, C2)에 대하여 겸용하는 시프트 액추에이터이며, 또한, C1/C2 셀렉트 동작 기구(40)에 의해 한쪽 걸림 결합 클러치는 뉴트럴 로크되기 때문이다.

그리고, 다단 기어 변속기(1)에 의해 실현 가능한 복수의 변속단 중에서 「통상 사용하지 않는 변속단(도 4의 우측 하강 해칭)」과 「저SOC 등에서 사용하는 변속단(도 4의 파선 프레임)」을 제외한 변속단을, 「통상 시 사용 변속단(도 4의 굵은 선 프레임)」이라 한다. 여기서, 「통상 사용하지 않는 변속단」이란, 「EV 2nd ICE 3rd'」과 「EV 1st ICE 4th」이며, 「저SOC 등에서 사용하는 변속단」이란, 「EV-ICEgen」과 「EV 1st ICE 1st」이다.

따라서, 「통상 시 사용 변속단」은, EV 모드가 되는 EV 변속단(EV 1st ICE-, EV 2nd ICE-)과, ICE 변속단(EV-ICE 2nd, EV-ICE 3rd, EV-ICE 4th)과, HEV 모드가 되는 조합 변속단(EV 1st ICE 2nd, EV 1st ICE 3rd, EV 2nd ICE 2nd, EV 2nd ICE 3rd, EV 2nd ICE 4th)에, 「Neutral」을 더함으로써 구성된다.

[구동력 제어 처리 구성]

도 5a 및 도 5b는, 실시예 1에서 실행되는 구동력 제어 처리의 흐름을 도시하는 흐름도이다. 이하, 구동력 제어 처리 구성의 일례를 도시하는 도 5a 및 도 5b의 각 스텝에 대하여 설명한다.

스텝 S1에서는, 강전 배터리(3)의 충전 잔량(배터리 SOC)이 미리 설정한 SOC 역치 이상인지 여부를 판단한다. "예"(배터리 SOC≥SOC 역치)인 경우에는 스텝 S2로 진행하고, "아니오"(배터리 SOC<SOC 역치)인 경우에는 스텝 S10으로 진행한다.

여기서, 배터리 SOC는, 배터리 SOC 센서(78)에 의해 검출한다. 또한, 「SOC 역치」는, 강전 배터리(3)의 충전 동작을 구동력보다도 우선시킬지 여부를 정하는 역치이며, 임의로 설정된다.

스텝 S2에서는, 스텝 S1에서의 배터리 SOC≥SOC 역치라는 판단에 이어서, 배터리 SOC는 충분히 확보되어 있다고 보고, 모터 컨트롤 유닛(22)에서 사용하는 시프트맵을, 도 6에 도시하는 「고SOC 시 시프트맵」으로 설정하고, 스텝 S3으로 진행한다.

여기서, 「시프트맵」이란, 차속(VSP)과 요구되는 구동력(Driving force)을 좌표축으로 하고, 좌표면에 통상 시 사용 변속단 그룹을 구성하는 복수의 변속단의 선택 영역이 할당된 맵이다. 모터 컨트롤 유닛(22)에서는, 이 시프트맵 상의 운전점의 위치에 기초하여, 다단 기어 변속기(1)의 변속단을 정한다.

그리고, 「고SOC 시 시프트맵」에서는, 액셀러레이터 답입에 의한 드라이브 구동 영역으로서, 발진부터의 저차속 영역에 「EV 1st ICE-」의 선택 영역이 할당되고, 중 내지 고차속 영역에 「EV 2nd ICE-」, 「EV 1st ICE 2nd」, 「EV 1st ICE 3rd」, 「EV 2nd ICE 2nd」, 「EV 2nd ICE 3rd」, 「EV 2nd ICE 4th」의 선택 영역이 할당된다. 또한, 액셀러레이터 발 떼기나 브레이크 답입에 의한 회생 제동 영역으로서, 저차속 영역에 「EV 1st ICE-」의 선택 영역이 할당되고, 중 내지 고차속 영역에 「EV 2nd ICE-」의 선택 영역이 할당된다. 또한, 드라이브 구동 영역에서, 각 선택 영역을 구분하는 선분은, 각 선택 영역에서 주행 구동원을 출력할 수 있는 최대 구동력(출력 가능 최대 구동력)을 나타낸다. 또한, 회생 제동 영역에서, 각 선택 영역을 구분하는 선분은, 각 선택 영역에서 주행 구동원을 출력할 수 있는 최대 제동력(출력 가능 최대 제동력)을 나타낸다.

스텝 S3에서는, 스텝 S2에서의 「고SOC 시 시프트맵」의 설정에 이어서, 액셀러레이터 개방도를 읽어들이고, 스텝 S4로 진행한다.

여기서, 액셀러레이터 개방도는, 운전자의 요구 구동력을 나타내는 파라미터이며, 액셀러레이터 개방도 센서(72)에 의해 검출된다.

스텝 S4에서는, 스텝 S3에서의 액셀러레이터 개방도의 읽어들임에 이어서, 차속을 읽어들이고, 스텝 S5로 진행한다.

여기서, 차속은, 차속 센서(71)에 의해 검출된다.

스텝 S5에서는, 스텝 S4에서의 차속의 읽어들임에 이어서, EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이 요구가 출력되었는지 여부를 판단한다. "예"(모드 천이 요구 있음)인 경우에는 스텝 S6으로 진행하고, "아니오"(모드 천이 요구없음)인 경우에는 스텝 S3으로 복귀된다.

여기서, EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이 요구는, 스텝 S3에서 읽어들인 액셀러레이터 개방도와, 스텝 S4에서 읽어들인 차속에 따라 결정되는 운전점이, 스텝 S2에서 설정한 「고SOC 시 시프트맵」 상에서, 「EV 1st ICE-」의 선택 영역으로부터 「EV 1st ICE 2nd」의 선택 영역, 또는, 「EV 1st ICE 3rd」의 선택 영역으로 이동함으로써 출력된다.

스텝 S6에서는, 스텝 S5에서의 모드 천이 요구 있음이라는 판단에 이어서, 스텝 S5에 있어서 요구 있음이라고 판단된 모드 천이가, 차속의 변화(상승)에 수반하는 모드 천이 요구에 기초하는 것인지 여부를 판단한다. "예"(차속의 변화: Auto Up)인 경우에는 스텝 S7로 진행하고, "아니오"(요구 구동력의 변화: 답입Down)인 경우에는 스텝 S9로 진행한다.

여기서, 「차속의 변화(상승)에 수반하는 모드 천이 요구」란, 운전자의 요구 구동력은 일정한(소정 범위의 변동을 포함한다) 상태일지라도, 차속이 상승해 감으로써, 운전점이 「EV 1st ICE-」의 선택 영역으로부터, 「EV 1st ICE 2nd」의 선택 영역 또는 「EV 1st ICE 3rd」의 선택 영역으로 이동하는 것이다. 이때, 운전자는 액셀러레이터 개방도를 거의 일정하게 하고 있어, 쇼크 감도가 높아진다.

스텝 S7에서는, 스텝 S6에서의 차속의 변화에 수반하는 모드 천이 요구라는 판단에 이어서, HEV 모드(EV 1st ICE 2nd)에 있어서의 구동력의 최대값을, 모드 천이 시점에서의 EV 모드(EV 1st ICE-)에 있어서의 출력 가능 최대 구동력(MAX 구동력)과 동등 레벨의 값으로 설정하고, 스텝 S8로 진행한다.

여기서, 「HEV 모드에서의 구동력」이란, HEV 모드 시에, 주행 구동원(제1 모터 제너레이터(MG1) 및 내연 기관(ICE))으로부터 구동륜(19)에 전달되는 구동력이다. 즉, 제1 모터 제너레이터(MG1)의 출력 토크(MG1 토크)에, 내연 기관(ICE)의 출력 토크(ICE 토크)를 가산한 합계 토크가 된다. 한편, 「EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력」이란, EV 모드 시에, 주행 구동원(제1 모터 제너레이터(MG1))에 있어서 설정 가능한 최대 토크에 의해 발생하는 구동력이다. 그리고, 「모드 천이 시점에서의 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력」이란, EV 모드와 HEV 모드의 사이의 경계선 상에 있어서의 최대 구동력이며, 도 6에 있어서 X₁로 나타낸다.

즉, 「HEV 모드에서의 구동력의 최대값을, 모드 천이 시점에서의 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력과 동등 레벨의 값으로 설정하는」이란, HEV 모드 시의 구동력을, 모드 천이 시점에서의 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력에 따라서 제한하는 것이다. 이 결과, HEV 모드로 천이함으로써 MG1 토크에 ICE 토크가 가산되어도, 구동륜(19)에 전달되는 구동력의 상한이 제한된다.

스텝 S8에서는, 스텝 S7에서의 HEV 모드 시 구동력의 설정에 이어서, HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력(MAX 구동력)이 모드 천이 시점에서의 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력(MAX 구동력) 이하로 되었는지 여부를 판단한다. "예"(HEV 모드 MAX 구동력≤EV 모드 MAX 구동력)인 경우에는 스텝 S9로 진행하고, "아니오"(HEV 모드 MAX 구동력>EV 모드 MAX 구동력)인 경우에는 스텝 S7로 복귀된다.

여기서, 「HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력」이란, HEV 모드 시에, 주행 구동원(제1 모터 제너레이터(MG1) 및 내연 기관(ICE))에 있어서 설정 가능한 최대 토크에 의해 발생하는 구동력이다. 또한, 이 「HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력」은, 차속에 따라서 변동하는 값이며, 동일한 「HEV 모드」일지라도, 차속에 따라 출력 가능 최대 구동력은 상이한 값이 된다.

스텝 S9에서는, 스텝 S6에서의 요구 구동력의 변화(증가)에 수반하는 모드 천이 요구라는 판단, 또는, 스텝 S8에서의 HEV 모드 MAX 구동력≤EV 모드 MAX 구동력이라는 판단에 이어서, HEV 모드에서의 구동력의 최대값을, HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력(MAX 구동력)으로 설정하고, 종료로 진행한다.

여기서, 「요구 구동력의 변화(증가)에 수반하는 모드 천이 요구」란, 차속은 일정(소정 범위의 변동을 포함한다)의 상태일지라도, 운전자의 요구 구동력이 증가함으로써, 운전점이 「EV 1st ICE-」의 선택 영역으로부터, 「EV 1st ICE 2nd」의 선택 영역 또는 「EV 1st ICE 3rd」의 선택 영역으로 이동하는 것이다. 이때, 운전자는 액셀러레이터 페달을 답입하고 있고, 쇼크 감도가 비교적 낮아진다(허용할 수 있는 모드 천이 쇼크가 커진다). 또한, HEV 모드 MAX 구동력≤EV 모드 MAX 구동력으로 된 경우에는, 주행 구동원이 설정 가능한 최대 토크를 출력해도, 모드 천이 시의 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력과 동등 레벨의 값을 하회하는 것을 의미한다.

즉, 이 스텝 S9에서는, 운전자의 요구 구동력이 높고 쇼크 감도가 낮거나, 또는, 주행 구동원이 설정 가능한 최대 토크를 출력해도 구동륜(19)에의 구동력이 급격하게 증가하지 않는다고 보고, HEV 모드 시의 구동력을, 출력 가능 최대 구동력에 대하여 제한하지 않는다.

스텝 S10에서는, 스텝 S1에서의 SOC<SOC 역치라는 판단에 이어서, 배터리 SOC가 확보되어 있지 않아, 충전을 우선적으로 행해야 한다고 보고, 모터 컨트롤 유닛(22)에서 사용하는 시프트맵을, 도 7에 도시하는 「저SOC 시 시프트맵」으로 설정하고, 스텝 S11로 진행한다.

여기서, 「저SOC 시 시프트맵」은, 「고SOC 시 시프트맵」(도 6)과 비교하여, 좌표면의 드라이브 구동 영역에 「Series EV 1st(「EV 1st ICE-」에서의 시리즈 EV 모드)」「EV 1st ICE 1st」를 더하는 한편, 「EV 2nd ICE-」을 생략하여, 전력 소비를 억제하도록 한 맵이다.

즉, 「저SOC 시 시프트맵」에서는, 액셀러레이터 답입에 의한 드라이브 구동 영역으로서, 발진부터의 저차속 영역에 「Series EV 1st」의 선택 영역이 할당된다. 그리고, 중차속 영역에 「EV 1st ICE 1st」, 「EV 1st ICE 2nd」, 「EV 1st ICE 3rd」의 선택 영역이 할당되고, 고차속 영역에 「EV 2nd ICE 2nd」, 「EV 2nd ICE 3rd」, 「EV 2nd ICE 4th」의 선택 영역이 할당된다. 또한, 액셀러레이터 발 떼기나 브레이크 답입에 의한 회생 제동 영역으로서, 저차속 영역에 「EV 1st ICE-(EV 2nd ICE-)」의 선택 영역이 할당되고, 고차속 영역에 「EV 2nd ICE-」의 선택 영역이 할당된다. 또한, 드라이브 구동 영역에서, 각 선택 영역을 구분하는 선분은, 각 선택 영역에서 주행 구동원을 출력할 수 있는 최대 구동력(출력 가능 최대 구동력)을 나타낸다. 또한, 회생 제동 영역에서, 각 선택 영역을 구분하는 선분은, 각 선택 영역에서 주행 구동원을 출력할 수 있는 최대 제동력(출력 가능 최대 제동력)을 나타낸다.

스텝 S11에서는, 스텝 S10에서의 「저SOC 시 시프트맵」의 설정에 이어서, 액셀러레이터 개방도를 읽어들이고, 스텝 S12로 진행한다.

스텝 S12에서는, 스텝 S11에서의 액셀러레이터 개방도의 읽어들임에 이어서, 차속을 읽어들이고, 스텝 S13으로 진행한다.

스텝 S13에서는, 스텝 S12에서의 차속의 읽어들임에 이어서, EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이 요구가 출력되었는지 여부를 판단한다. "예"(모드 천이 요구 있음)인 경우에는 스텝 S14으로 진행하고, "아니오"(모드 천이 요구없음)인 경우에는 스텝 S11로 복귀된다.

여기서, EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이 요구는, 스텝 S11에서 읽어들인 액셀러레이터 개방도와, 스텝 S12에서 읽어들인 차속에 따라 결정되는 운전점이, 스텝 S10에서 설정한 「저SOC 시 시프트맵」상에서, 「Series EV 1st」의 선택 영역으로부터 「EV 1st ICE 1st」의 선택 영역으로 이동함으로써 출력된다.

스텝 S14에서는, 스텝 S13에서의 모드 천이 요구 있음이라는 판단에 이어서, 스텝 S13에 있어서 요구 있음이라고 판단된 모드 천이가, 차속의 변화(증가)에 수반하는 모드 천이 요구에 기초하는 것인지 여부를 판단한다. "예"(차속의 변화: Auto Up)인 경우에는 스텝 S15로 진행하고, "아니오"(요구 구동력의 변화: 답입Down)인 경우에는 스텝 S19로 진행한다.

여기서, 「차속의 변화(증가)에 수반하는 모드 천이 요구」란, 운전자의 요구 구동력은 일정(소정 범위의 변동을 포함한다)의 상태일지라도, 차속이 상승해 감으로써, 운전점이 「Series EV 1st」인 선택 영역으로부터 「EV 1st ICE 1st」인 선택 영역으로 이동하는 것이다.

스텝 S15에서는, 스텝 S14에서의 차속의 변화에 수반하는 모드 천이 요구라는 판단에 이어서, 배터리 SOC를 읽어들이고, 스텝 S16으로 진행한다.

여기서, 배터리 SOC는, 배터리 SOC 센서(78)에 의해 검출한다.

스텝 S16에서는, 스텝 S15에서의 배터리 SOC의 읽어들임에 이어서, 이 읽어들인 배터리 SOC에 기초하여, HEV 모드에서의 구동력의 상승 구배 θ를 설정하고, 스텝 S17로 진행한다.

여기서, 「HEV 모드에서의 구동력의 상승 구배 θ」란, 도 8a에 도시한 바와 같이, EV 모드로부터 HEV 모드로 모드 천이하는 시점(차속 V₀ 시점)에서의 출력 가능 최대 구동력(MAX 구동력) 「Tα」를 기준으로 하여, 차속의 상승에 따라서 HEV 모드에서의 구동력이 증가해 갈 때의 구배이다.

즉, HEV 모드에서의 구동력의 최대값이, 차속의 상승에 수반하여 「Tα」로 되는 선분 상을 추이하는 경우를, 상승 구배 θ=제로로 한다. 그리고, 이 상승 구배 θ는, 배터리 SOC와, 도 8b에 도시하는 맵에 기초하여 설정되고, 배터리 SOC가 적을수록 상승 구배 θ는 높은 값이 된다. 또한, 상승 구배 θ= 「max」로 설정된 경우에는, HEV 모드에서의 구동력의 최대값은, HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력(MAX 구동력)으로 설정된다.

스텝 S17에서는, 스텝 S16에서의 상승 구배 θ의 설정에 이어서, HEV 모드(EV 1st ICE 1st)에 있어서의 구동력의 최대값을, 모드 천이 시점에서의 EV 모드(Series EV 1st)에 있어서의 출력 가능 최대 구동력(MAX 구동력)으로부터, 차속의 증가에 따라서 스텝 S16에서 설정한 상승 구배 θ로 변화(증가)해 가는 값으로 설정하고, 스텝 S18로 진행한다.

여기서, 「모드 천이 시점에서의 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력」이란, EV 모드와 HEV 모드의 사이의 경계선 상에 있어서의 최대 구동력이며, 도 7에 있어서 X₂로 나타낸다.

즉, 「HEV 모드에서의 구동력의 최대값을, 모드 천이 시점에서의 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력으로부터 상승 구배 θ로 증가하는 값으로 설정하는」이란, HEV 모드 시의 구동력을, 모드 천이 시점에서의 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력에 따라서 제한하면서, 그 제한량을 배터리 SOC에 기초하여 변동시키는 것이다. 이 결과, HEV 모드 시에 구동륜(19)에 전달되는 구동력의 상한은, 배터리 SOC가 적을수록 커진다.

스텝 S18에서는, 스텝 S17에서의 HEV 모드 시 구동력의 설정에 이어서, HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력(MAX 구동력)이 모드 천이 시점에서의 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력으로부터, 차속의 상승에 따라서 상승 구배 θ로 변화해 가는 값 이하로 되었는지 여부를 판단한다. "예"(HEV 모드 MAX 구동력≤상승 구배 θ로 변화하는 값)인 경우에는 스텝 S19로 진행하고, "아니오"(HEV 모드 MAX 구동력> 상승 구배 θ로 변화하는 값)인 경우에는 스텝 S17로 복귀된다.

스텝 S19에서는, 스텝 S14에서의 요구 구동력의 변화(증가)에 수반하는 모드 천이 요구라는 판단, 또는, 스텝 S18에서의 HEV 모드 MAX 구동력≤상승 구배 θ로 변화하는 값이라는 판단에 이어서, HEV 모드에서의 구동력의 최대값을, HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력(MAX 구동력)으로 설정하고, 종료로 진행한다.

이어서, 작용을 설명한다.

먼저, 「구동계에 회전차 흡수 요소를 갖지 않는 하이브리드 차량의 과제」에 대하여 설명하고, 계속해서, 실시예 1의 하이브리드 차량 구동력 제어 장치에 있어서의 작용을, 「고SOC 시 구동력 제한 작용」, 「고SOC 시 구동력 비제한 작용」, 「저SOC 시 구동력 제한 작용」으로 나누어서 설명한다.

[구동계에 회전차 흡수 요소를 갖지 않는 하이브리드 차량의 과제]

회전차 흡수 요소란, 마찰 클러치나 토크 컨버터와 같이, 입력측의 회전 요소와 출력측의 회전 요소 간에 회전차가 발생하고 있어도, 토크 전달이 가능한 동력 전달 요소이다. 이 회전차 흡수 요소에서는, 입력측의 회전 요소에 대하여 출력측의 회전 요소를 미끄러지게 한 상태에서 체결 토크를 서서히 상승시켜서, 입력측의 회전 요소에 전달된 구동력의 변동을 흡수할 수 있다.

즉, 주행 구동원이 되는 전동기와 내연 기관을 구비하고, 주행 구동원으로부터 구동륜에의 구동계에 회전차 흡수 요소를 갖고 있는 하이브리드 차량의 경우에는, EV 모드로부터 HEV 모드로 모드 천이함으로써, 전동기의 출력 토크(모터 토크)에 대하여 내연 기관의 출력 토크(엔진 토크)가 가해져서, 주행 구동원으로부터 출력되는 구동력이 급상승해도, 회전차 흡수 요소에 의해 구동력의 변동을 흡수할 수 있다. 이 결과, 구동륜에 전달되는 구동력의 변동이 억제되어, 모드 천이 쇼크를 억제할 수 있다.

이에 반해, 구동계에 회전차 흡수 요소를 갖지 않는 차량에서는, 주행 구동원으로부터 출력되는 구동력은, 그대로 구동륜에 전달된다. 즉, 구동계에 회전차 흡수 요소를 갖지 않는 하이브리드 차량에 있어서, EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이 시, 모터 토크에 엔진 토크가 가해져서, 주행 구동원으로부터 출력되는 구동력이 급상승하면, 이 구동력의 변동은 구동륜에 전달되어버린다. 그로 인해, 구동륜에 전달되는 구동력이 변동하여, 모드 천이 쇼크가 발생한다고 하는 문제가 발생한다.

한편, 모드 천이 쇼크에 대한 운전자의 쇼크 감도(쇼크를 느끼기 쉬움)는 주행 상황에 따라서 상이하다는 것이 알려져 있다.

즉, 운전자의 요구 구동력이 증가한 것에 의한 EV 모드로부터 HEV 모드로 모드 천이 시에는, 운전자는 구동력의 상승을 바라고 있다. 그로 인해, 쇼크 감도가 비교적 낮아져, 허용할 수 있는(위화감을 느끼지 않는) 모드 천이 쇼크가 커진다.

그러나, 운전자의 요구 구동력이 거의 일정한 상태에서, 차속의 상승에 수반하여 EV 모드로부터 HEV 모드로 모드 천이했을 때에서는, 운전자는 구동력의 상승을 바라고 있지 않다. 그로 인해, 쇼크 감도가 비교적 높아져서, 약간의 쇼크(구동력 변동)일지라도, 위화감을 느끼기 쉽다.

이 때문에, 구동계에 회전차 흡수 요소를 갖지 않고, 구동력 변화가 구동륜에 직접 전달되어버리는 하이브리드 차량에 있어서, 운전자의 쇼크 감도가 높을 때에는, 모드 천이 쇼크를 억제할 필요가 있다.

[고SOC 시 구동력 제한 작용]

도 9는, 실시예 1에 있어서, 고SOC 시에, 차속의 변화에 수반하여 EV→HEV로 모드 천이할 때의, 차속·차량 G·액셀러레이터 개방도·MG1 회전수·ICE 회전수·MG1 토크·ICE 토크의 각 특성을 나타내는 타임차트이다. 이하, 도 5a 및 도 5b에 도시하는 흐름도 및 도 9에 도시하는 타임차트에 기초하여, 고SOC 시 구동력 제한 작용을 설명한다.

또한, 「차량 G」란, 차체에 작용하는 가속도이며, 주행 구동원으로부터 구동륜(19)에 전달되는 구동력을 나타내는 값이다. 「MG1 회전수」란, 제1 모터 제너레이터(MG1)의 출력 회전수이다. 「ICE 회전수」란, 내연 기관(ICE)의 출력 회전수이다. 「MG1 토크」란, 제1 모터 제너레이터(MG1)의 출력 토크이다. 「ICE 토크」란, 내연 기관(ICE)의 출력 토크이다. 또한, 「차량 G」에서는, 플러스측이 가속도(구동력)를 나타내고, 마이너스측이 감속도(제동력)를 나타낸다. 「MG1 토크」에서는, 플러스측이 구동 토크를 나타내고, 마이너스측이 회생 토크를 나타낸다. 「ICE 토크」에서는, 플러스측이 구동 토크를 나타내고, 마이너스측이 발전 토크(제2 모터 제너레이터(MG2)로 발전하기 위한 토크)를 나타낸다.

실시예 1의 하이브리드 차량에 있어서, 배터리 SOC가 비교적 높은 상태(SOC 역치 이상)에서, 제1 모터 제너레이터(MG1) 및 내연 기관(ICE)이 모두 정지한 정차 상태를 생각한다. 이때, 도 5a에 도시하는 흐름도에 있어서, 스텝 S1→스텝 S2로 진행시키고, 시프트맵으로서 도 6에 도시하는 「고SOC 시 시프트맵」이 설정된다. 그리고, 스텝 S3→스텝 S4→스텝 S5로 진행한다. 도 9에 도시하는 시각 t₁ 이전에는, 액셀러레이터 개방도 및 차속이 모두 제로로 되어 있다. 이 때문에, 도 10에 도시한 바와 같이, 시프트맵 상의 운전점은 위치 P에 존재하고, 다단 기어 변속기(1)에 있어서, 제1, 제2, 제3 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 모두 「Neutral」로 하거나, 또는, 제1, 제2 걸림 결합 클러치(C1, C2)를 「Neutral」로 함과 함께, 제3 걸림 결합 클러치(C3)를 「Left」로 하는 「EV 1st ICE-」 변속단으로 해도 된다. 또한, 운전점이 이동하지 않기 때문에, EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이 요구는 출력되지 않고, 이 스텝 S3→스텝 S4→스텝 S5의 흐름을 반복한다.

시각 t₁에 있어서 액셀러레이터 페달이 답입되어, 액셀러레이터 개방도가 상승한다. 이때, 액셀러레이터 개방도에 나타나는 운전자의 요구 구동력은, 도 10에 있어서 파선으로 나타내는 크기로 한다.

그리고, 액셀러레이터 페달이 답입되어, 운전자의 요구 구동력이 발생함으로써, 시프트맵 상의 운전점은, 위치 P로부터 위치 P₁로 이동한다. 이에 의해, 다단 기어 변속기(1)의 변속단이 「EV 1st ICE-」로 설정되어서, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Left」로 설정됨과 함께, 제1 모터 제너레이터(MG1)가 구동한다. 이 결과, 시각 t₂ 시점부터 MG1 토크가 발생하여, MG1 회전수가 상승해 간다. 이에 의해, 차체에는 가속도가 작용하여 차량 G가 발생함과 함께, 차속이 상승을 개시한다. 여기서, 차량 G는, MG1 토크에 비례한 크기가 된다. 한편, 차속은 MG1 회전수에 비례한 값이 된다. 또한, 이때의 구동력 전달 경로는, 도 11a에 도시한 바와 같이, 제1 모터 제너레이터(MG1)→제2축(12)→제3 걸림 결합 클러치(C3)→제3축(13)→드라이브 축(18)→구동륜(19)으로 연결된다.

즉, 구동륜(19)에는, 제1 모터 제너레이터(MG1)로부터의 MG1 토크만이 전달되게 된다.

그리고, 차속이 상승해 가면, 이 차속의 상승에 수반하여 도 10에 도시하는 시프트맵 상의 운전점도 이동한다. 이때, 액셀러레이터 개방도는 일정값을 유지하고 있고, 운전자의 요구 구동력도 파선으로 나타내는 값을 유지한다. 그로 인해, 요구 구동력에 대하여 출력 가능 최대 구동력이 하회하고 있으므로, 운전점은, 도 10에 있어서 화살표로 나타낸 바와 같이, 위치 P₁로부터 차속의 상승에 따라, 출력 가능 최대 구동력을 나타내는 선분 상에서 우측으로 이동하게 된다.

시각 t₃ 시점에 있어서 차속이 V₀을 초과하면, 도 10에 도시하는 시프트맵 상의 운전점이, 「EV 1st ICE-」의 선택 영역으로부터 「EV 1st ICE 2nd」의 선택 영역으로 이동한다. 이에 의해, EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이 요구가 출력된다. 즉, 다단 기어 변속기(1)의 변속단이 「EV 1st ICE 2nd」로 설정되어서, 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Left」로 설정됨과 함께, 제2 모터 제너레이터(MG2)에 의해 내연 기관(ICE)이 시동된다. 또한, 이때의 구동력 전달 경로는, 도 11b에 도시한 바와 같이, 제1 모터 제너레이터(MG1)→제2축(12)→제3 걸림 결합 클러치(C3)→제3축(13)→드라이브 축(18)→구동륜(19)으로 연결되는 경로와, 내연 기관(ICE)→제1축(11)→제2 걸림 결합 클러치(C2)→제3축(13)→드라이브 축(18)→구동륜(19)으로 연결되는 경로가 된다.

즉, 구동륜(19)에는, 제1 모터 제너레이터(MG1)로부터의 MG1 토크와, 내연 기관(ICE)으로부터의 ICE 토크가 전달되게 된다.

한편, 도 5a 및 도 5b에 도시하는 흐름도에서는, 스텝 S5→스텝 S6으로 진행하여, 시각 t₃ 시점에 있어서의 모드 천이 요구가 차속의 변화에 수반하는 것인지 여부가 판단된다. 여기서, 액셀러레이터 개방도는, 시각 t₁ 시점부터 일정값을 유지하고 있다. 또한, 차속은, 시각 t₂ 시점부터 계속하여 상승하고 있다. 즉, 이 시각 t₃ 시점에 있어서의 모드 천이 요구는, 차속의 변화에 수반하는 것이다. 그로 인해, 스텝 S6→스텝 S7로 진행하여, HEV 모드에서의 구동력의 최대값이, 모드 천이 시점에서의 EV 모드(EV 1st ICE-)에 있어서의 출력 가능 최대 구동력과 동등 레벨의 값으로 설정된다.

여기서, HEV 모드인 「EV 1st ICE 2nd」에서는, 도 10에 도시한 바와 같이, 주행 구동원을 출력할 수 있는 최대 구동력(출력 가능 최대 구동력)은 EV 모드인 「EV 1st ICE-」일 때와 비교하여, MG1 토크에 ICE 토크가 가해짐으로써, 대폭으로 상승한다.

이에 반해, HEV 모드에서의 구동력의 최대값을, 모드 천이 시점에서의 EV 모드(EV 1st ICE-)에 있어서의 출력 가능 최대 구동력과 동등 레벨의 값으로 설정함으로써, 요구 구동력이 높더라도 구동륜(19)에 전달되는 구동력은 제한된다. 즉, 요구 구동력에 상관없이, 도 10에 도시하는 시프트맵 상에 있어서, 「EV 1st ICE 2nd」의 선택 영역에 들어간 운전점은, 차속의 상승에 수반하여 화살표로 나타내는 선분 상에서 우측으로 이동해 가게 된다.

즉, 도 9에 도시한 바와 같이, 내연 기관(ICE)이 시동하여 ICE 토크가 발생하면, 제1 모터 제너레이터(MG1)에 있어서, 발생한 ICE 토크와 동일한 크기의 MG1 토크를 저감시켜, 차량 G의 상승을 억제한다. 이에 의해, EV 모드로부터 HEV 모드로 모드 천이했을 때의 차량 G의 변동을 억제할 수 있다. 그리고, 차속의 변화에 수반하는 모드 천이이며, 운전자의 쇼크 감도가 높더라도, 모드 천이 쇼크를 느끼기 어렵게 할 수 있다. 즉, 운전자에게 위화감을 부여할 일 없이 모드 천이를 할 수 있다.

또한, HEV 모드에서의 구동력의 최대값을 제한하지 않고, EV 모드로부터 HEV 모드로 모드 천이했을 때에, MG1 토크를 저감하지 않는 경우에는, 도 9에 있어서 파선으로 나타낸 바와 같이, 모드 천이한 시각 t₃ 시점에서, 구동륜(19)에 전달되는 구동력인 차량 G는, ICE 토크분 급상승해버린다. 이 때문에, 운전자는 액셀러레이터 페달의 답입 조작을 행하고 있지 않음에도 불구하고 모드 천이 쇼크를 느끼게 되어, 위화감을 느낀다.

그리고, 그 후, 차속의 상승에 수반하여 제1 모터 제너레이터(MG1)의 출력 가능 최대 토크가 저감해 감으로써, HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력이 저하되어 간다(도 10 참조). 그리고, 시각 t₄ 시점에 있어서, HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력이, 모드 천이 시점에서의 EV 모드(EV 1st ICE-)에 있어서의 출력 가능 최대 구동력 이하로 된다. 즉, 도 10에 도시하는 시프트맵 상의 운전점이 위치 P₂까지 이동한다.

이 때문에, 스텝 S8→스텝 S9로 진행하여, HEV 모드에서의 구동력의 최대값이, HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력으로 설정된다. 즉, 시각 t₄ 이후에는, 운전점은, 도 10에 있어서 화살표로 나타낸 바와 같이, 차속의 상승에 수반하여, 위치 P₂로부터 출력 가능 최대 구동력을 나타내는 선분 상에서 우측으로 이동하게 된다.

이에 의해, 구동륜(19)에 전달되는 구동력인 차량 G의 대폭적인 변동을 억제하면서, MG1 토크의 억제 제어를 종료할 수 있다.

[고SOC 시 구동력 비제한 작용]

도 12는, 실시예 1에 있어서, 고SOC 시에, 요구 구동력의 변화에 수반하여 EV→HEV로 모드 천이할 때의, 차속·차량 G·액셀러레이터 개방도·MG1 회전수·ICE 회전수·MG1 토크·ICE 토크의 각 특성을 나타내는 타임차트이다. 이하, 도 5a 및 도 5b에 도시하는 흐름도 및 도 12에 도시하는 타임차트에 기초하여, 고SOC 시 구동력 비제한 작용을 설명한다. 또한, 「차량 G」, 「MG1 회전수」, 「ICE 회전수」, 「MG1 토크」, 「ICE 토크」에 대해서는, 도 9와 마찬가지이다.

실시예 1의 하이브리드 차량에 있어서, 배터리 SOC가 비교적 높은 상태(SOC 역치 이상)에서, 액셀러레이터 발 떼기 조작에 의한 코스트 회생 주행하고 있는 상태를 생각한다. 이때, 도 5a에 도시하는 흐름도에 있어서, 스텝 S1→스텝 S2로 진행하여, 시프트맵으로서 도 6에 도시하는 「고SOC 시 시프트맵」이 선택된다. 그리고, 스텝 S3→스텝 S4→스텝 S5로 진행한다.

도 12에 도시하는 시각 t₁₁ 이전에는, 차속은 발생하고 있지만 액셀러레이터 페달은 밟혀 있지 않다. 이 때문에, 도 13에 도시한 바와 같이, 시프트맵 상의 운전점은 위치 P₃에 존재하고, 다단 기어 변속기(1)의 변속단은 「EV 1st ICE」로 설정되어, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Left」로 설정된다. 또한, 제1 모터 제너레이터(MG1)는 회생한다. 그리고, 제1 모터 제너레이터(MG1)가 회생함으로써, 회생 제동력이 발생하여 차체에는 감속도가 작용하여, 차속이 저하되어 간다.

즉, 차속의 저하에 수반하여, 시프트맵 상의 운전점은, 도 13에 도시하는 화살표를 따라, 위치 P₃으로부터 점차 좌측으로 이동한다. 또한, 운전점이 「EV 1st ICE」의 선택 영역 내를 이동하기 때문에, EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이 요구는 출력되지 않고, 이 스텝 S3→스텝 S4→스텝 S5의 흐름을 반복한다.

시각 t₁₁에 있어서 액셀러레이터 페달이 답입되면, 액셀러레이터 개방도가 상승한다. 이때, 액셀러레이터 개방도에 나타나는 운전자의 요구 구동력은, 도 13에 있어서 파선으로 나타내는 크기로 한다.

그리고, 액셀러레이터 페달이 답입되어, 운전자의 요구 구동력이 발생함으로써, 위치 P₄까지 이동하고 있었던 시프트맵 상의 운전점은, 위치 P₄로부터 화살표를 따라서 상승하고, 「EV 1st ICE-」의 선택 영역으로부터 「EV 1st ICE 2nd」의 선택 영역으로 이동한다. 이에 의해, EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이 요구가 출력된다. 이 때문에, 다단 기어 변속기(1)의 변속단이 「EV 1st ICE 2nd」로 설정되어서, 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Left」로 설정된다. 또한, 제1 모터 제너레이터(MG1)는 회생으로부터 구동으로 전환되고, 제2 모터 제너레이터(MG2)에 의해 내연 기관(ICE)이 시동된다.

한편, 도 5a 및 도 5b에 도시하는 흐름도에서는, 스텝 S5→스텝 S6으로 진행하여, 시각 t₁₁ 시점에 있어서의 모드 천이 요구가 차속의 변화에 수반하는 것인지 여부가 판단된다. 여기서, 시각 t₁₁ 시점에서 액셀러레이터 개방도가 상승하고 있어, 이 시각 t₁₁ 시점에 있어서의 모드 천이 요구는, 운전자의 요구 구동력의 변화에 수반하는 것이 된다. 그로 인해, 스텝 S6→스텝 S9로 진행하여, HEV 모드에서의 구동력의 최대값이, HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력(MAX 구동력)으로 설정된다.

이에 의해, HEV 모드에서, 구동력의 최대값이 제한될 일 없이, 최대 구동력까지 출력하는 것이 가능하게 된다. 즉, 「EV 1st ICE 2nd」의 선택 영역에 들어간 운전점은, 도 13에 있어서 화살표로 나타낸 바와 같이, 출력 가능 최대 구동력을 나타내는 선분 상을 위치 P₅까지 이동한다.

이 때문에, 도 12에 도시한 바와 같이, 시각 t₁₂ 시점에 있어서, 내연 기관(ICE)이 시동하여 ICE 토크가 발생하면, MG1 토크에 대하여 ICE 토크가 더해져서, 차량 G는 더욱 상승한다. 이에 의해, EV 모드로부터 HEV 모드로 모드 천이에 의해, 구동륜(19)에 전달되는 구동력의 증가를 도모할 수 있어, 운전자의 요구 구동력에 대하여 빠르게 응답할 수 있다.

또한, HEV 모드에서의 구동력의 최대값을 제한하지 않음으로써, 모드 천이에 수반하는 차량 G의 변동은 발생한다. 그러나, 운전자가 액셀러레이터 페달을 답입하고 있기 때문에, 비교적 쇼크 감도가 낮은 데다가, 도 12에 도시한 바와 같이, 제1 모터 제너레이터(MG1)가 회생 상태로부터 구동 상태가 되므로, 모드 천이 직전에는 차량 G가 상승 상태로 되어 있다. 그로 인해, 운전자는 모드 천이 쇼크에 대하여 위화감을 느끼기 어렵게 되어 있어, 모드 천이 쇼크를 허용할 수 있다.

또한, HEV 모드에서의 구동력의 최대값을, 예를 들어 모드 천이 시점에서의 EV 모드(EV 1st ICE-)에 있어서의 출력 가능 최대 구동력으로 제한하면, EV 모드로부터 HEV 모드로 모드 천이했을 때에, 구동륜(19)에 전달되는 구동력인 차량 G는, 도 9에 있어서 파선으로 나타낸 바와 같이, 상승이 억제된다. 그로 인해, 모드 천이 쇼크는 작아지지만, 운전자의 요구 구동력과, 구동륜(19)에 전달되는 구동력이 크게 괴리되어버린다.

이 때문에, 운전자는 액셀러레이터 페달의 답입 조작을 행하고 있음에도 불구하고, 체감적으로 구동력의 증가를 느낄 수 없어, 위화감을 느낀다.

[저SOC 시 구동력 제한 작용]

도 14는, 실시예 1에 있어서, 저SOC 시에, 차속의 변화에 수반하여 EV→HEV로 모드 천이할 때의, 차속·차량 G·액셀러레이터 개방도·MG1 회전수·ICE 회전수·MG1 토크·ICE 토크의 각 특성을 나타내는 타임차트이다. 이하, 도 5a 및 도 5b에 도시하는 흐름도 및 도 14에 도시하는 타임차트에 기초하여, 저SOC 시 구동력 제한 작용을 설명한다. 또한, 「차량 G」, 「MG1 회전수」, 「ICE 회전수」, 「MG1 토크」, 「ICE 토크」에 대해서는, 도 9와 마찬가지이다.

실시예 1의 하이브리드 차량에 있어서, 배터리 SOC가 비교적 낮은 상태(SOC 역치 미만)에서, 제1 모터 제너레이터(MG1) 및 내연 기관(ICE)이 모두 정지한 정차 상태를 생각한다. 이때, 도 5a에 도시하는 흐름도에 있어서, 스텝 S1→스텝 S10으로 진행하여, 시프트맵으로서 도 7에 도시하는 「저SOC 시 시프트맵」이 설정된다. 그리고, 스텝 S11→스텝 S12→스텝 S13으로 진행한다. 도 14에 도시하는 시각 t₂₁ 이전에는, 액셀러레이터 개방도 및 차속이 모두 제로로 되어 있다. 이 때문에, 도 15에 도시한 바와 같이, 시프트맵 상의 운전점은 위치 P₆에 존재하고, 다단 기어 변속기(1)에 있어서, 제1, 제2, 제3 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)는 모두 「Neutral」로 되어 있다. 또한, 운전점이 이동하지 않기 때문에, EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이 요구는 출력되지 않고, 이 스텝 S11→스텝 S12→스텝 S13의 흐름을 반복한다.

시각 t₂₁에 있어서 액셀러레이터 페달이 답입되면, 액셀러레이터 개방도가 상승한다. 이때, 액셀러레이터 개방도에 나타나는 운전자의 요구 구동력은, 도 15에 있어서 파선으로 나타내는 크기로 한다.

그리고, 액셀러레이터 페달이 답입되어, 운전자의 요구 구동력이 발생함으로써, 시프트맵 상의 운전점은, 위치 P₆으로부터 위치 P₇로 이동한다. 이에 의해, 다단 기어 변속기(1)의 변속단이 「Series EV 1st(「EV 1st ICE-」에서의 시리즈 EV 모드)」로 설정되어서, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Left」로 설정된다. 그리고, 제1 모터 제너레이터(MG1)가 구동함과 함께, 제2 모터 제너레이터(MG2)에 의해 내연 기관(ICE)이 구동하고, 제2 모터 제너레이터(MG2)를 발전시킨다.

이 결과, 시각 t₂₂ 시점부터, 제1 모터 제너레이터(MG1)의 출력 토크가 발생하고, 제1 모터 제너레이터(MG1)의 회전수가 상승해 간다. 한편, 제2 모터 제너레이터(MG2)를 발전시키기 위해서, 내연 기관(ICE)의 발전 토크가 발생하고, 내연 기관(ICE)의 회전수가 상승해 간다.

이에 의해, 차체에는 가속도가 작용하여 차량 G가 발생함과 함께, 차속이 상승을 개시한다. 여기서, 차량 G는, MG1 토크에 비례한 크기가 된다. 한편, 차속은 MG1 회전수에 비례한 값이 된다. 또한, 이때의 구동력 전달 경로는, 도 16a에 도시한 바와 같이, 제1 모터 제너레이터(MG1)→제2축(12)→제3 걸림 결합 클러치(C3)→제3축(13)→드라이브 축(18)→구동륜(19)으로 연결된다. 즉, 구동륜(19)에는, 제1 모터 제너레이터(MG1)로부터의 MG1 토크만이 전달되게 된다.

또한, 제2 모터 제너레이터(MG2)로 발전하기 때문에, 내연 기관(ICE)으로부터 출력된 발전 토크는, 내연 기관(ICE)→제1축(11)→제4축(14)→제5축(15)→제6축(16)→제2 모터 제너레이터(MG2)로 연결된다.

그리고, 차속이 상승해 가면, 이 차속의 상승에 수반하여 도 15에 도시하는 시프트맵 상의 운전점도 이동한다. 이때, 액셀러레이터 개방도는 일정값을 유지하고 있고, 운전자의 요구 구동력도 파선으로 나타내는 값을 유지한다. 그로 인해, 요구 구동력에 대하여 출력 가능 최대 구동력이 하회하고 있으므로, 운전점은, 도 15에 있어서 화살표로 나타낸 바와 같이, 차속의 상승에 따라, 위치 P₇로부터 출력 가능 최대 구동력을 나타내는 선분 상에서 우측으로 이동하게 된다.

시각 t₂₃ 시점에 있어서 차속이 V₁을 초과하면, 위치 P₈까지 이동한 시프트맵 상의 운전점이, 「Series EV 1st」의 선택 영역으로부터 「EV 1st ICE 1st」의 선택 영역으로 이동한다. 이에 의해, EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이 요구가 출력된다. 즉, 다단 기어 변속기(1)의 변속단이 「EV 1st ICE 1st」로 설정되어서, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」로 설정되어, 내연 기관(ICE)의 출력 토크가 구동륜(19)에 전달된다. 또한, 이때의 구동력 전달 경로는, 도 16b에 도시한 바와 같이, 제1 모터 제너레이터(MG1)→제2축(12)→제3 걸림 결합 클러치(C3)→제3축(13)→드라이브 축(18)→구동륜(19)으로 연결되는 경로와, 내연 기관(ICE)→제1축(11)→제4축(14)→제1 걸림 결합 클러치(C1)→제2축(12)→제3 걸림 결합 클러치(C3)→제3축(13)→드라이브 축(18)→구동륜(19)으로 연결되는 경로로 된다.

한편, 도 5a 및 도 5b에 도시하는 흐름도에서는, 스텝 S13→스텝 S14으로 진행하여, 시각 t₂₃ 시점에 있어서의 모드 천이 요구가 차속의 변화에 수반하는 것인지 여부가 판단된다. 여기서, 액셀러레이터 개방도는, 시각 t₂₁ 시점부터 일정값을 유지하고 있다. 또한, 차속은, 시각 t₂₁ 시점부터 계속하여 상승하고 있다. 즉, 이 시각 t₂₃ 시점에 있어서의 모드 천이 요구는, 차속의 변화에 수반하는 것이다. 그로 인해, 스텝 S14→스텝 S15→스텝 S16으로 진행하여, 읽어들인 배터리 SOC 및 도 8b에 도시하는 맵에 기초하여, HEV 모드에서의 구동력의 상승 구배 θ가 설정된다.

그리고, 스텝 S17로 진행하여, HEV 모드(EV 1st ICE 1st)에 있어서의 구동력의 최대값이, 모드 천이 시점에서의 EV 모드(Series EV 1st)에 있어서의 출력 가능 최대 구동력으로부터, 차속의 증가에 따라서 상승 구배 θ로 변화(증가)해 가는 값으로 설정된다.

이 결과, 도 14에 도시한 바와 같이, 시각 t₂₃ 시점부터 차량 G는 상승하는데, 그 상승 구배가 θ로 설정된다. 이 때문에, HEV 모드에서의 구동력의 최대값을 제한하지 않는 경우(도 14에 있어서 파선으로 나타낸다)와 비교하여, 차량 G의 상승이 억제되어, EV 모드로부터 HEV 모드로 모드 천이했을 때의 차량 G의 변동을 억제할 수 있다.

즉, 위치 P₈로부터 「EV 1st ICE 1st」의 선택 영역에 들어간 운전점은, 「EV 1st ICE 1st」에서의 출력 가능 최대 구동력에 상관없이, 차속의 상승에 수반하여, 모드 천이 시점에서의 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력(도 15에서는 「Tα」)으로부터, 도 15에 도시하는 화살표로 나타내는 선분 상에서 우측으로 이동해 가게 된다. 그로 인해, 모드 천이 시의 구동력의 증가를 억제하여, 차량 G의 변동을 억제할 수 있다.

또한, 이 상승 구배 θ는 배터리 SOC에 따라서 설정되어, 배터리 SOC가 낮을수록 상승 구배 θ를 큰 값으로 설정한다(도 8b 참조). 즉, 배터리 SOC가 낮을수록, HEV 모드에서의 구동력의 최대값의 억제량이 작아진다.

여기서, HEV 모드에서의 구동력을 억제하기 위해서는, 도 14에 도시한 바와 같이, 내연 기관(ICE)의 출력 토크(ICE 토크)를 제어하고, 이 ICE 토크를 파선으로 나타내는 출력 가능 최대 토크에 대하여 억제한다. 그로 인해, 배터리 SOC가 낮은 쪽이 ICE 토크가 커져서, 강전 배터리(3)의 소비를 억제할 수 있다.

이어서, 효과를 설명한다.

실시예 1의 하이브리드 차량 구동력 제어 장치에 있어서는, 하기에 열거하는 효과가 얻어진다.

(1) 전동기(제1 모터 제너레이터(MG1))만을 주행 구동원으로 하는 EV 모드와, 상기 전동기(제1 모터 제너레이터(MG1)) 및 내연 기관(ICE)을 주행 구동원으로 하는 HEV 모드 사이에서 모드 천이가 가능하며, 구동계에 회전차 흡수 요소를 갖지 않는 하이브리드 차량에 있어서,

상기 주행 구동원의 출력 가능 최대 구동력의 범위 내에서, 요구 구동력에 따라서 구동륜(19)에의 구동력을 제어하는 구동력 컨트롤러(하이브리드 컨트롤 모듈(21))를 구비하고,

상기 구동력 컨트롤러(하이브리드 컨트롤 모듈(21))는 차속의 변화에 수반하여 상기 EV 모드로부터 상기 HEV 모드로 모드 천이할 때, 상기 HEV 모드에서의 상기 구동륜(19)에의 구동력을, 모드 천이 시점에 있어서의 상기 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력에 따라서 제한하는 구성으로 하였다.

이 때문에, 회전차 흡수 요소를 갖지 않는 하이브리드 차량에 있어서, 운전자의 쇼크 감도가 높은 경우에도, EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이 시의 모드 천이 쇼크를 느끼기 어렵게 할 수 있다.

(2) 상기 구동력 컨트롤러(하이브리드 컨트롤 모듈(21))는 운전자의 요구 구동력의 변화에 수반하여 상기 EV 모드로부터 상기 HEV 모드로 모드 천이할 때, 상기 HEV 모드에서의 상기 구동륜(19)에의 구동력을, 상기 HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력에 대하여 제한하지 않는 구성으로 하였다.

이 때문에, (1)의 효과에 추가로, 운전자의 요구 구동력 증가 시, 구동륜(19)에 전달되는 구동력의 증가를 도모할 수 있고, 운전자의 요구 구동력에 대하여 빠르게 응답할 수 있다.

(3) 상기 구동력 컨트롤러(하이브리드 컨트롤 모듈(21))는 상기 HEV 모드에서의 상기 구동륜(19)에의 구동력을 제한할 때, 상기 전동기(제1 모터 제너레이터(MG1))에 전력을 공급하는 배터리(강전 배터리(3))의 충전 잔량(배터리 SOC)이 낮을수록, 상기 HEV 모드에서의 상기 구동륜(19)에의 구동력의 상승 기울기 θ를 큰 값으로 설정하는 구성으로 하였다.

이 때문에, (1) 또는 (2)의 효과에 추가로, 배터리 SOC가 낮을 때 쪽이, ICE 토크를 크게 하게 되어, 강전 배터리(3)의 소비를 억제할 수 있다.

(실시예 2)

실시예 2는, 「고SOC 시 시프트맵」에 있어서, EV 모드로부터 HEV 모드로 모드 천이할 때, EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력이 피크 시보다도 저하되어 있는 예이다.

실시예 2에서는, 배터리 SOC가 비교적 높을 때에 설정되는 「고SOC 시 시프트맵」과, 도 17에 도시하는 시프트맵이 사용된다.

이 도 17에 도시하는 「고SOC 시 시프트맵」에서는, 각 선택 영역의 할당은 실시예 1에서의 「고SOC 시 시프트맵」(도 6 참조)과 동등하지만, EV 모드인 「EV 1st ICE-」에 있어서의 출력 가능 최대 구동력의 크기가 상이하다.

즉, 실시예 1의 「고SOC 시 시프트맵」에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 차속 제로로부터 HEV 모드로 모드 천이하는 차속 V₀까지, 출력 가능 최대 구동력은 일정값이 되어 있다. 이에 반해, 도 17에 도시하는 실시예 2의 「고SOC 시 시프트맵」에서는, 차속 제로부터 차속 V₂까지는 출력 가능 최대 구동력은 일정값이 되어 있지만, 차속 V₂를 경계로 차속의 상승에 수반하여 점차 출력 가능 최대 구동력은 저하되어 간다.

그리고, HEV 모드로 모드 천이하는 차속 V₃에서는, EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력이 피크 시보다도 저하되어 있다. 또한, HEV 모드(EV 1st ICE 2nd)에서는, 내연 기관(ICE)의 출력 토크가 가해지는 만큼, 출력 가능 최대 구동력은 대폭으로 상승한다.

이러한 「고SOC 시 시프트맵」을 사용한 경우에의 「고SOC 시 구동력 제한 작용」을 설명한다.

도 18은, 실시예 2에 있어서, 고SOC 시에, 차속의 변화에 수반하여 EV→HEV로 모드 천이할 때의, 차속·차량 G·액셀러레이터 개방도·MG1 회전수·ICE 회전수·MG1 토크·ICE 토크의 각 특성을 나타내는 타임차트이다. 이하, 도 18에 도시하는 타임차트에 기초하여, 실시예 2의 고SOC 시 구동력 제한 작용을 설명한다. 또한, 「차량 G」, 「MG1 회전수」, 「ICE 회전수」, 「MG1 토크」, 「ICE 토크」에 대해서는, 도 9와 마찬가지이다.

실시예 2의 하이브리드 차량에 있어서, 배터리 SOC가 비교적 높은 상태(SOC 역치 이상)에서, 제1 모터 제너레이터(MG1) 및 내연 기관(ICE)이 모두 정지하고 있을 때, 도 18에 도시하는 시각 t₃₁ 시점에서, 액셀러레이터 페달이 답입되어, 액셀러레이터 개방도가 상승한다. 이때, 액셀러레이터 개방도에 나타나는 운전자의 요구 구동력은, 도 19에 있어서 파선으로 나타내는 크기로 한다.

그리고, 액셀러레이터 페달이 답입되어, 운전자의 요구 구동력이 발생함으로써, 시프트맵 상의 운전점은, 위치 P₉로부터 위치 P₁₀으로 이동한다. 이에 의해, 다단 기어 변속기(1)의 변속단이 「EV 1st ICE-」로 설정됨과 함께, 제1 모터 제너레이터(MG1)가 구동한다. 이 결과, 시각 t₃₂ 시점부터 제1 모터 제너레이터(MG1)의 출력 토크가 발생하고, 제1 모터 제너레이터(MG1)의 회전수가 상승해 간다. 이에 의해, 차체에는 가속도가 작용하여 차량 G가 발생함과 함께, 차속이 상승을 개시한다.

그 후, 차속의 상승에 수반하여 도 19에 도시하는 시프트맵 상의 운전점도 이동한다. 이때, 액셀러레이터 개방도는 일정값을 유지하고 있고, 운전자의 요구 구동력도 파선으로 나타내는 값을 유지한다. 그로 인해, 운전점은, 도 19에 있어서 화살표로 나타낸 바와 같이, 위치 P₁₀부터 차속의 상승에 따라, 출력 가능 최대 구동력을 나타내는 선분 상에서 우측으로 이동한다.

그리고, 시각 t₃₃ 시점에 있어서 차속이 V₂에 달하면, 차속의 상승에 수반하여 출력 가능 최대 구동력이 저하되어 간다. 즉, 시프트맵 상의 운전점은, 위치 P₁₁로부터 위치 P₁₂로 이동한다. 또한, MG1 토크는 점차 저하되어 가고, 차량 G도 저하되어 간다.

시각 t₃₄ 시점에 있어서 차속이 V₃을 초과하면, 위치 P₁₂로 이동한 도 19에 도시하는 시프트맵 상의 운전점이, 「EV 1st ICE-」의 선택 영역으로부터 「EV 1st ICE 2nd」의 선택 영역으로 이동한다. 이에 의해, EV 모드로부터 HEV 모드로의 모드 천이 요구가 출력된다. 즉, 다단 기어 변속기(1)의 변속단이 「EV 1st ICE 2nd」로 설정됨과 함께, 내연 기관(ICE)이 시동된다.

그리고, 이때 요구 구동력이 일정한 한편, 차속이 계속하여 상승하고 있다. 이 때문에, 시각 t₃₄ 시점에 있어서의 모드 천이 요구가 차속의 변화에 수반하는 것이라고 보고, HEV 모드에서의 구동력의 최대값이, 모드 천이 시점에서의 EV 모드(EV 1st ICE-)에 있어서의 출력 가능 최대 구동력과 동등 레벨의 값으로 설정된다.

즉, EV 모드(EV 1st ICE-)에 있어서의 출력 가능 최대 구동력은, 시각 t₃₃ 시점부터 저하되고, 시각 t₃₄ 시점에서는 T_β로 되어 있다. 그로 인해, HEV 모드에서의 구동력의 최대값은, EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력의 피크보다도 저하된 「T_β」로 설정된다.

이에 의해, 요구 구동력이 높더라도 구동륜(19)에 전달되는 구동력은 「T_β」로 제한되어, 도 19에 도시하는 시프트맵 상에 있어서, 「EV 1st ICE 2nd」의 선택 영역에 들어간 운전점은, 위치 P₁₂로부터 차속의 상승에 수반하여 화살표로 나타내는 선분 상에서 이동해 가게 된다.

즉, 도 18에 도시한 바와 같이, 내연 기관(ICE)이 시동하여 ICE 토크가 발생하면, 제1 모터 제너레이터(MG1)에 있어서, 발생한 ICE 토크와 동일한 크기의 MG1 토크를 저감시켜, 차량 G의 상승을 억제한다. 이에 의해, EV 모드로부터 HEV 모드로 모드 천이했을 때의 차량 G의 변동을 억제할 수 있다. 그리고, 차속의 변화에 수반하는 모드 천이이며, 운전자의 쇼크 감도가 높더라도, 모드 천이 쇼크를 느끼기 어렵게 할 수 있다. 즉, 운전자에게 위화감을 부여하는 일 없이 모드 천이를 할 수 있다.

또한, HEV 모드에서의 구동력의 최대값을 제한하지 않고, EV 모드로부터 HEV 모드로 모드 천이했을 때에, MG1 토크를 저감하지 않으면, 도 18에 있어서 파선으로 나타낸 바와 같이, 모드 천이한 시각 t₃₄ 시점에서, 구동륜(19)에 전달되는 구동력인 차량 G는, ICE 토크분 급상승해버린다. 이 때문에, 운전자는 액셀러레이터 페달의 답입 조작을 행하고 있지 않음에도 불구하고 모드 천이 쇼크를 느끼게 되어, 위화감을 느낀다.

그 후, 차속의 상승에 수반하여 HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력이 저하되고, 시각 t₃₅ 시점에 있어서, HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력이, 모드 천이 시점에서의 EV 모드(EV 1st ICE-)에 있어서의 출력 가능 최대 구동력 이하로 된다. 즉, 도 19에 도시하는 시프트맵 상의 운전점이 위치 P₁₃까지 이동한다.

이 때문에, HEV 모드에서의 구동력의 최대값을, HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력으로 설정한다. 즉, 시각 t₃₅ 이후에는, 운전점은, 도 19에 있어서 화살표로 나타낸 바와 같이, 차속의 상승에 수반하여, 위치 P₁₃으로부터 출력 가능 최대 구동력을 나타내는 선분 상에서 우측으로 이동하게 된다.

즉, 이 실시예 2와 같이, EV 모드로부터 HEV 모드로 모드 천이할 때의 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력이, 피크 시보다도 저하되어 있을 때에는, 이 저하된 출력 가능 최대 구동력에 따라, HEV 모드에서의 구동력의 최대값을 제한한다.

이 때문에, HEV 모드에의 모드 천이에 의해 MG1 토크에 ICE 토크가 가산되어도, 구동륜(19)에의 구동력인 차량 G의 변화(증가)를 억제할 수 있어, 운전자의 쇼크 감도가 높더라도 위화감을 억제할 수 있다.

또한, 구동륜(19)에의 구동력의 최대값은, ICE 토크가 가산되는 분 MG1 토크를 억제함으로써 제어하는데, 이 HEV 모드에서의 구동력의 최대값 제한은, HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력이, 모드 천이 시점에서의 EV 모드(EV 1st ICE-)에 있어서의 출력 가능 최대 구동력 이하로 될 때까지 계속한다.

그로 인해, 구동륜(19)에 전달되는 구동력인 차량 G의 대폭적인 변동을 억제하면서, MG1 토크의 억제 제어를 종료할 수 있다.

실시예 2의 하이브리드 차량 구동력 제어 장치에 있어서는, 하기에 드는 효과가 얻어진다.

(4) 상기 구동력 컨트롤러(하이브리드 컨트롤 모듈(21))는 상기 HEV 모드에서의 상기 구동륜(19)에의 구동력을 제한할 때, 상기 HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력이, 모드 천이 시점에 있어서의 상기 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력과 동등 레벨의 값이 될 때까지, 상기 HEV 모드에서의 상기 구동륜(19)에의 구동력의 최대값을, 모드 천이 시점에 있어서의 상기 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력과 동등 레벨의 값으로 제한하는 구성으로 하였다.

이 때문에, 구동륜(19)에 전달되는 구동력인 차량 G의 대폭적인 변동을 억제하면서, MG1 토크의 억제 제어를 종료할 수 있다.

이상, 본 발명의 하이브리드 차량 구동력 제어 장치를 실시예 1 및 실시예 2에 기초하여 설명하였지만, 구체적인 구성에 대해서는, 이들 실시예에 한정되는 것은 아니며, 청구범위의 각 청구항에 관한 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 설계의 변경이나 추가 등은 허용된다.

실시예 1 및 실시예 2에서는, HEV 모드에서의 구동륜(19)에의 구동력을 제한할 때, 제1 모터 제너레이터(MG1)의 출력 토크인 MG1 토크를, ICE 토크분 저하시키는 예를 나타냈지만, 이것에 제한하지 않는다.

도 20에 도시한 바와 같이, 실시예 1의 「고SOC 시 시프트맵」(도 6 참조)을 사용한 경우에 있어서, 시각 t₄₁ 시점에서, 차속의 변화에 수반하여 EV 모드에서 HEV 모드에 변화했을 때, 내연 기관(ICE)의 출력 토크인 ICE 토크를, 최대한 출력한 경우(파선으로 나타낸다)보다도 억제한다. 또한, 도 21에 도시한 바와 같이, 실시예 2의 「고SOC 시 시프트맵」(도 17 참조)을 사용한 경우에 있어서, 시각 t₅₁ 시점에서, 차속의 변화에 수반하여 EV 모드에서 HEV 모드에 변화했을 때, 내연 기관(ICE)의 출력 토크인 ICE 토크를, 최대한 출력한 경우(파선으로 나타낸다)보다도 억제한다. 이와 같이, 구동륜(19)에의 구동력을 나타내는 차속 G의 변화(증가)를 억제할 때, ICE 토크를 억제해도 된다.

또한, 구동륜(19)에의 구동력을 나타내는 차속 G의 변화(증가)를 억제할 때, MG1 토크와 ICE 토크를 양쪽 모두 제어(억제)함으로써, 구동륜(19)에의 구동력을 나타내는 차속 G의 변화(증가)를 억제해도 된다.

또한, 실시예 1 및 실시예 2에서는, 본 발명의 구동력 제어 장치를, 구동계 구성 요소로 하여, 하나의 내연 기관(엔진)과, 2개의 모터 제너레이터와, 3개의 걸림 결합 클러치를 갖는 다단 기어 변속기를 구비한 하이브리드 차량에 적용하는 예를 나타냈다. 그러나, 본 발명의 구동력 제어 장치는, 예를 들어, 엔진과 모터를 하나씩 탑재한 하이브리드 차량에 적용할 수 있다.

Claims

전동기만을 주행 구동원으로 하는 EV 모드와, 상기 전동기 및 내연 기관을 주행 구동원으로 하는 HEV 모드 사이에서 모드 천이가 가능하며, 구동계에 회전차 흡수 요소를 갖지 않는 하이브리드 차량에 있어서,
상기 주행 구동원의 출력 가능 최대 구동력의 범위 내에서, 요구 구동력에 따라서 구동륜에의 구동력을 제어하는 구동력 컨트롤러를 구비하고,
상기 구동력 컨트롤러는, 차속의 변화에 수반하여 상기 EV 모드로부터 상기 HEV 모드로 모드 천이할 때, 상기 HEV 모드에서의 상기 구동륜에의 구동력을, 모드 천이 시점에 있어서의 상기 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력에 따라서 제한하는
것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 구동력 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동력 컨트롤러는, 운전자의 요구 구동력의 변화에 수반하여 상기 EV 모드로부터 상기 HEV 모드로 모드 천이할 때, 상기 HEV 모드에서의 상기 구동륜에의 구동력을, 상기 HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력에 대하여 제한하지 않는
것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 구동력 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 구동력 컨트롤러는, 상기 HEV 모드에서의 상기 구동륜에의 구동력을 제한할 때, 상기 전동기에 전력을 공급하는 배터리의 충전 잔량이 낮을수록, 상기 HEV 모드에서의 상기 구동륜에의 구동력의 상승 기울기를 큰 값으로 설정하는
것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 구동력 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동력 컨트롤러는, 상기 HEV 모드에서의 상기 구동륜에의 구동력을 제한할 때, 상기 HEV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력이, 모드 천이 시점에 있어서의 상기 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력과 동등 레벨의 값이 될 때까지, 상기 HEV 모드에서의 상기 구동륜에의 구동력의 최대값을, 모드 천이 시점에 있어서의 상기 EV 모드에서의 출력 가능 최대 구동력과 동등 레벨의 값으로 제한하는
것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 구동력 제어 장치.