KR20170140416A - 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치 - Google Patents

Abstract

시리즈 HEV 모드에서의 주행 중, 제2 발전 시스템이 과승온이 되는 것을 방지하는 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치를 제공하는 것. 배터리(SOC)가 발전 요구 임계값 A 이하일 때, 제2 모터 제너레이터(MG2)에서 발전한 전력과 배터리 전력이 공급되는 제1 모터 제너레이터(MG1)를 구동원으로 하는 「시리즈 HEV 모드」에서 주행한다. 이 하이브리드 차량에 있어서, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행 중, 차속(VSP)이 전환 차속이 되면, 「패러렐 HEV 모드」로 모드 천이하는 제어를 행하는 변속기 컨트롤 유닛(23)을 설치한다. 변속기 컨트롤 유닛(23)은, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행 중, 제2 모터 제너레이터(MG2)를 포함하는 제2 발전 시스템 온도의 상승이 예측되면, 전환 차속을, 온도 상승 판단 전의 제1 전환 차속(VSP1)보다도 저속측의 제2 전환 차속(VSP2)으로 변경한다.

Description

하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치

본 발명은, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행으로부터 「패러렐 HEV 모드」에서의 주행으로 모드 천이하는 제어를 행하는 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치에 관한 것이다.

종래, 배터리의 충전 상태에 따라 엔진을 시동하고, 발전기로부터 배터리에 충전하는 시리즈 하이브리드 차량이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 특허공개 (소)55-157901호 공보

그러나, 종래의 시리즈 하이브리드 차량에 있어서는, 발진 시에는 발진용 모터의 구동력만을 사용하고, 발진용 모터로는 배터리 전력과 시리즈 발전 전력에 의해 필요한 전력을 공급하는 구성으로 되어 있다. 이로 인해, 발전하면서 시리즈 HEV 모드에서의 발진 후, 발전기를 과잉으로 사용하면 발전 시스템 온도의 상승에 의해 과승온에 이르게 되어버린다는 문제가 있다.

본 발명은, 상기 문제에 착안하여 이루어진 것으로, 시리즈 HEV 모드에서의 주행 중, 제2 발전 시스템이 과승온이 되는 것을 방지하는 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 실현하기 위해서, 본 발명의 하이브리드 차량은, 구동륜에 기계적으로 결합 가능한 제1 전동기와, 내연 기관에 기계적으로 결합되는 제2 전동기와, 제1 전동기와 제2 전동기에 전기적으로 결합되는 배터리를 구비한다. 배터리의 충전 용량이 소정값 이하일 때, 제2 전동기에서 발전한 전력과 배터리 전력이 공급되는 제1 전동기를 구동원으로 하는 시리즈 HEV 모드에서 주행한다.

이 하이브리드 차량에 있어서, 시리즈 HEV 모드에서의 주행 중, 차속이 전환 차속이 되면, 제2 전동기에서의 발전을 정지하고, 제1 전동기와 내연 기관을 구동원으로 하는 패러렐 HEV 모드로 모드 천이하는 제어를 행하는 모드 천이 컨트롤러를 설치한다.

모드 천이 컨트롤러는, 시리즈 HEV 모드에서의 주행 중, 제2 전동기를 포함하는 제2 발전 시스템 온도의 상승이 예측되면, 전환 차속을, 온도 상승 판단 전의 제1 전환 차속보다도 저속측의 제2 전환 차속으로 변경한다.

따라서, 시리즈 HEV 모드에서의 주행 중, 제2 전동기를 포함하는 제2 발전 시스템 온도의 상승이 예측되면, 패러렐 HEV 모드로의 전환 차속이, 온도 상승 판단 전의 제1 전환 차속보다도 저속측의 제2 전환 차속으로 변경된다.

즉, 시리즈 HEV 모드에서의 주행 중, 제2 발전 시스템 온도의 상승이 예측되면, 차속이 제1 전환 차속에 도달하기 전의 제2 전환 차속이 되는 타이밍에 제2 전동기에서의 발전을 정지하고, 패러렐 HEV 모드로 모드 천이하는 제어가 행해진다. 이로 인해, 제2 전동기에서의 발전 정지 타이밍이 조기화된다.

이 결과, 시리즈 HEV 모드에서의 주행 중, 제2 발전 시스템이 과승온이 되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은, 실시예 1의 모드 천이 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량의 구동계 및 제어계를 나타내는 전체 시스템도이다.
도 2는, 실시예 1의 모드 천이 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량에 탑재된 다단 기어 변속기의 변속 제어계의 구성을 나타내는 제어계 구성도이다.
도 3은, 실시예 1의 모드 천이 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량에 탑재된 다단 기어 변속기에 있어서 변속단을 전환하는 사고 방식을 나타내는 변속 맵 개요도이다.
도 4는, 실시예 1의 모드 천이 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량에 탑재된 다단 기어 변속기에 있어서 3개의 걸림 결합 클러치의 전환 위치에 의한 변속단을 나타내는 체결표이다.
도 5는, 실시예 1의 변속기 컨트롤 유닛에서 실행되는 모드 천이 제어 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 6은, 도 5의 모드 천이 제어 처리에 있어서 MG2 과승온 방지 제어 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 7은, 배터리 SOC가 저SOC 영역에서의 주행 중에 선택되는 시프트 스케줄 맵을 나타내는 맵도이다.
도 8은, 노면의 구배와 자립 가능 엔진 회전수의 관계를 나타내는 특성도이다.
도 9는, 엔진 회전수와 가속도의 관계를 나타내는 특성도이다.
도 10은, 완만 구배 오르막에서의 저차속(구동 요구가 낮음)에 의한 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행 예를 나타내는 설명도이다.
도 11은, 「EV 1st ICE-」이라는 변속단에 의한 「시리즈 HEV 모드」가 선택되었을 때의 다단 기어 변속기에 있어서의 MG1 토크 및 엔진 토크의 흐름을 나타내는 토크 흐름도이다.
도 12는, 「EV 1st ICE 1st」이라는 변속단에 의한 「패러렐 HEV 모드」가 선택되었을 때의 다단 기어 변속기에 있어서의 MG1 토크 및 엔진 토크의 흐름을 나타내는 토크 흐름도이다.

이하, 본 발명의 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치를 실현하는 최량의 형태를, 도면에 나타내는 실시예 1에 기초하여 설명한다.

실시예 1

우선, 구성을 설명한다.

실시예 1의 모드 천이 제어 장치는, 구동계 구성 요소로서, 1개의 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 모드 천이 제어 장치의 구성을, 「전체 시스템 구성」, 「변속 제어계 구성」, 「변속단 구성」, 「모드 천이 제어 처리 구성」, 「MG2 과승온 방지 제어 처리 구성」으로 나누어 설명한다.

[전체 시스템 구성]

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

하이브리드 차량의 구동계는, 도 1에 도시한 바와 같이, 내연 기관 ICE와, 제1 모터 제너레이터 MG1과, 제2 모터 제너레이터 MG2와, 3개의 걸림 결합 클러치 C1, C2, C3을 갖는 다단 기어 변속기(1)를 구비하고 있다. 또한, 「ICE」는 「Internal-Combustion Engine」의 약칭이다.

상기 내연 기관 ICE는, 예를 들어 크랭크축 방향을 차폭 방향으로서 차량의 프론트 룸에 배치한 가솔린 엔진이나 디젤 엔진 등이다. 이 내연 기관 ICE는, 다단 기어 변속기(1)의 변속기 케이스(10)에 연결됨과 함께, 내연 기관 출력축이, 다단 기어 변속기(1)의 제1 축(11)에 접속된다. 또한, 내연 기관 ICE는, 기본적으로, 제2 모터 제너레이터 MG2를 스타터 모터로서 MG2 시동한다. 단, 극저온 시 등과 같이 강전 배터리(3)를 사용한 MG2 시동을 확보할 수 없는 경우에 대비하여 스타터 모터(2)를 남기고 있다.

상기 제1 모터 제너레이터 MG1 및 제2 모터 제너레이터 MG2는, 모두 강전 배터리(3)를 공통의 전원으로 하는 삼상 교류의 영구 자석형 동기 모터이다. 제1 모터 제너레이터 MG1의 스테이터는, 제1 모터 제너레이터 MG1의 케이스에 고정되고, 그 케이스가 다단 기어 변속기(1)의 변속기 케이스(10)에 고정된다. 그리고, 제1 모터 제너레이터 MG1의 로터에 일체의 제1 모터축이, 다단 기어 변속기(1)의 제2 축(12)에 접속된다. 제2 모터 제너레이터 MG2의 스테이터는, 제2 모터 제너레이터 MG2의 케이스에 고정되고, 그 케이스가 다단 기어 변속기(1)의 변속기 케이스(10)에 고정된다. 그리고, 제2 모터 제너레이터 MG2의 로터에 일체의 제2 모터축이, 다단 기어 변속기(1)의 제6 축(16)에 접속된다. 제1 모터 제너레이터 MG1의 스테이터 코일에는, 역행 시에 직류를 삼상 교류로 변환하고, 회생 시에 삼상 교류를 직류로 변환하는 제1 인버터(4)가, 제1 AC 하니스(5)를 통해 접속된다. 제2 모터 제너레이터 MG2의 스테이터 코일에는, 역행 시에 직류를 삼상 교류로 변환하고, 회생 시에 삼상 교류를 직류로 변환하는 제2 인버터(6)가, 제2 AC 하니스(7)를 통해 접속된다. 강전 배터리(3)와 제1 인버터(4) 및 제2 인버터(6)는, 정션 박스(9)를 통해 DC 하니스(8)에 의해 접속된다.

상기 다단 기어 변속기(1)는, 변속비가 서로 다른 복수의 기어쌍을 갖는 상시 맞물림식 변속기이며, 변속기 케이스(10) 내에 서로 평행하게 배치되고, 기어가 설치되는 6개의 기어축(11 내지 16)과, 기어쌍을 선택하는 3개의 걸림 결합 클러치 C1, C2, C3을 구비한다. 기어축으로서는, 제1 축(11)과, 제2 축(12)과, 제3 축(13)과, 제4 축(14)과, 제5 축(15)과, 제6 축(16)이 설치된다. 걸림 결합 클러치로서는, 제1 걸림 결합 클러치 C1과, 제2 걸림 결합 클러치 C2와, 제3 걸림 결합 클러치 C3이 설치된다. 또한, 변속기 케이스(10)에는, 케이스 내의 베어링 부분이나 기어의 맞물림 부분에 윤활 오일을 공급하는 전동 오일 펌프(20)가 부설된다.

상기 제1 축(11)은, 내연 기관 ICE가 연결되는 축이며, 제1 축(11)에는, 도 1의 우측부터 순서대로 제1 기어(101), 제2 기어(102), 제3 기어(103)가 배치된다. 제1 기어(101)는, 제1 축(11)에 대해서 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다. 제2 기어(102)와 제3 기어(103)는, 축 방향으로 돌출되는 보스부가 제1 축(11)의 외주에 삽입되는 아이들 기어이며, 제2 걸림 결합 클러치 C2를 통해 제1 축(11)에 대해서 구동 연결 가능하게 설치된다.

상기 제2 축(12)은, 제1 모터 제너레이터 MG1이 연결되고, 제1 축(11)의 외측 위치에 축심을 일치시켜 동축 배치된 원통 축이며, 제2 축(12)에는, 도 1의 우측부터 순서대로 제4 기어(104), 제5 기어(105)가 배치된다. 제4 기어(104)와 제5 기어(105)는, 제2 축(12)에 대해서 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다.

상기 제3 축(13)은, 다단 기어 변속기(1)의 출력측에 배치된 축이며, 제3 축(13)에는, 도 1의 우측부터 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, 제3 축(13)에 대해서 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다. 제9 기어(109)와 제10 기어(110)는, 축 방향으로 돌출되는 보스부가 제3 축(13)의 외주에 삽입되는 아이들 기어이며, 제3 걸림 결합 클러치 C3을 통해 제3 축(13)에 대해서 구동 연결 가능하게 설치된다. 그리고, 제6 기어(106)는 제1 축(11)의 제2 기어(102)에 맞물리고, 제7 기어(107)는 디퍼런셜 기어(17)의 제16 기어(116)와 맞물리며, 제8 기어(108)는 제1 축(11)의 제3 기어(103)에 맞물린다. 제9 기어(109)는 제2 축(12)의 제4 기어(104)에 맞물리고, 제10 기어(110)는 제2 축(12)의 제5 기어(105)에 맞물린다.

상기 제4 축(14)은, 변속기 케이스(10)에 양단이 지지된 축이며, 제4 축(14)에는, 도 1의 우측부터 순서대로 제11 기어(111), 제12 기어(112), 제13 기어(113)가 배치된다. 제11 기어(111)는, 제4 축(14)에 대해서 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다. 제12 기어(112)와 제13 기어(113)는, 축 방향으로 돌출되는 보스부가 제4 축(14)의 외주에 삽입되는 아이들 기어이며, 제1 걸림 결합 클러치 C1을 통해 제4 축(14)에 대해서 구동 연결 가능하게 설치된다. 그리고, 제11 기어(111)는 제1 축(11)의 제1 기어(101)에 맞물리고, 제12 기어(112)는 제1 축(11)의 제2 기어(102)와 맞물리며, 제13 기어(113)는 제2 축(12)의 제4 기어(104)와 맞물린다.

상기 제5 축(15)은, 변속기 케이스(10)에 양단이 지지된 축이며, 제4 축(14)의 제11 기어(111)와 맞물리는 제14 기어(114)가 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다.

상기 제6 축(16)은, 제2 모터 제너레이터 MG2가 연결되는 축이며, 제5 축(15)의 제14 기어(114)와 맞물리는 제15 기어(115)가 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다.

그리고, 제2 모터 제너레이터 MG2와 내연 기관 ICE는, 서로 맞물리는 제15 기어(115), 제14 기어(114), 제11 기어(111), 제1 기어(101)에 의해 구성되는 기어 열에 의해 기계적으로 연결되어 있다. 이 기어 열은, 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 내연 기관 ICE의 MG2 시동 시, MG2 회전수를 감속하는 감속 기어 열로 되고, 내연 기관 ICE의 구동으로 제2 모터 제너레이터 MG2를 발전하는 MG2 발전 시, 기관 회전수를 증속하는 증속 기어 열로 된다.

상기 제1 걸림 결합 클러치 C1은, 제4 축(14) 중, 제12 기어(112)와 제13 기어(113)의 사이에 개재 장착되고, 동기 기구를 갖지 않음으로써, 회전 동기 상태에서의 맞물림 스트로크에 의해 체결되는 도그 클러치이다. 제1 걸림 결합 클러치 C1이 좌측 체결 위치(Left)일 때, 제4 축(14)과 제13 기어(113)를 구동 연결한다. 제1 걸림 결합 클러치 C1이 중립 위치(N)일 때, 제4 축(14)과 제12 기어(112)를 해방함과 함께, 제4 축(14)과 제13 기어(113)를 해방한다. 제1 걸림 결합 클러치 C1이 우측 체결 위치(Right)일 때, 제4 축(14)과 제12 기어(112)를 구동 연결한다.

상기 제2 걸림 결합 클러치 C2는, 제1 축(11) 중, 제2 기어(102)와 제3 기어(103)의 사이에 개재 장착되고, 동기 기구를 갖지 않음으로써, 회전 동기 상태에서의 맞물림 스트로크에 의해 체결되는 도그 클러치이다. 제2 걸림 결합 클러치 C2가 좌측 체결 위치(Left)일 때, 제1 축(11)과 제3 기어(103)를 구동 연결한다. 제2 걸림 결합 클러치 C2가 중립 위치(N)일 때, 제1 축(11)과 제2 기어(102)를 해방함과 함께, 제1 축(11)과 제3 기어(103)를 해방한다. 제2 걸림 결합 클러치 C2가 우측 체결 위치(Right)일 때, 제1 축(11)과 제2 기어(102)를 구동 연결한다.

상기 제3 걸림 결합 클러치 C3은, 제3 축(13) 중, 제9 기어(109)와 제10 기어(110)의 사이에 개재 장착되고, 동기 기구를 갖지 않음으로써, 회전 동기 상태에서의 맞물림 스트로크에 의해 체결되는 도그 클러치이다. 제3 걸림 결합 클러치 C3이 좌측 체결 위치(Left)일 때, 제3 축(13)과 제10 기어(110)를 구동 연결한다. 제3 걸림 결합 클러치 C3이 중립 위치(N)일 때, 제3 축(13)과 제9 기어(109)를 해방함과 함께, 제3 축(13)과 제10 기어(110)를 해방한다. 제3 걸림 결합 클러치 C3이 우측 체결 위치(Right)일 때, 제3 축(13)과 제9 기어(109)를 구동 연결한다. 그리고, 다단 기어 변속기(1)의 제3 축(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 통해 좌우의 구동륜(19)에 접속되어 있다.

하이브리드 차량의 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 적절히 관리하는 기능을 담당하는 통합 제어 수단이다. 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」은, 「Controller Area Network」의 약칭이다.

상기 모터 컨트롤 유닛(22)(약칭: 「MCU」)은, 제1 인버터(4)와 제2 인버터(6)에 대한 제어 지령에 의해 제1 모터 제너레이터 MG1과 제2 모터 제너레이터 MG2의 역행 제어나 회생 제어 등을 행한다. 제1 모터 제너레이터 MG1 및 제2 모터 제너레이터 MG2에 대한 제어 모드로서는, 「토크 제어」와 「회전수 FB 제어」가 있다. 「토크 제어」는, 목표 구동력에 대해서 분담하는 목표 모터 토크가 정해지면, 실제 모터 토크를 목표 모터 토크에 추종시키는 제어를 행한다. 「회전수 FB 제어」는, 주행 중에 걸림 결합 클러치 C1, C2, C3 중 어느 하나를 맞물림 체결하는 변속 요구가 있으면, 클러치 입출력 회전수를 회전 동기시키는 목표 모터 회전수를 정하고, 실제 모터 회전수를 목표 모터 회전수에 수렴시키도록 FB 토크를 출력하는 제어를 행한다.

상기 변속기 컨트롤 유닛(23)(약칭: 「TMCU」)은, 소정의 입력 정보에 기초하여 전동 액추에이터(31, 32, 33)(도 2 참조)로 전류 지령을 출력함으로써, 다단 기어 변속기(1)의 변속단을 전환하는 변속 제어를 행한다. 이 변속 제어에서는, 걸림 결합 클러치 C1, C2, C3을 선택적으로 맞물림 체결/해방시키고, 복수 쌍의 기어쌍으로부터 동력 전달에 관여하는 기어쌍을 선택한다. 여기서, 해방되어 있는 걸림 결합 클러치 C1, C2, C3 중 어느 하나를 체결하는 변속 요구 시에는, 클러치 입출력의 차 회전수를 억제하여 맞물림 체결을 확보하기 위해서, 제1 모터 제너레이터 MG1 또는 제2 모터 제너레이터 MG2의 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 지령을 출력함으로써, 내연 기관 ICE의 시동 제어나 내연 기관 ICE의 정지 제어나 연료 커트 제어 등을 행한다.

[변속 제어계 구성]

실시예 1의 다단 기어 변속기(1)는, 변속 요소로서, 맞물림 체결에 의한 걸림 결합 클러치 C1, C2, C3(도그 클러치)을 채용함으로써 끌림 현상을 저감함으로써 효율화를 도모한 점을 특징으로 한다. 그리고, 걸림 결합 클러치 C1, C2, C3 중 어느 하나를 맞물림 체결시키는 변속 요구가 있으면, 클러치 입출력의 차 회전수를, 제1 모터 제너레이터 MG1(걸림 결합 클러치 C3의 체결 시) 또는 제2 모터 제너레이터 MG2(걸림 결합 클러치 C1, C2의 체결 시)에 의해 회전 동기시키고, 동기 판정 회전수 범위 내가 되면 맞물림 스트로크를 개시함으로써 실현하고 있다. 또, 체결되어 있는 걸림 결합 클러치 C1, C2, C3 중 어느 하나를 해방시키는 변속 요구가 있으면, 해방 클러치의 클러치 전달 토크를 저하시키고, 해방 토크 판정값 이하가 되면 해방 스트로크를 개시함으로써 실현하고 있다. 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 C1과 제2 걸림 결합 클러치 C2와 제3 걸림 결합 클러치 C3을 구비하고 있다. 액추에이터로서, 제1 전동 액추에이터(31)와 제2 전동 액추에이터(32)와 제3 전동 액추에이터(33)를 구비하고 있다. 그리고, 액추에이터 동작을 클러치 걸림 결합/해방 동작으로 변환하는 기구로서, 제1 걸림 결합 클러치 동작 기구(41)와 제2 걸림 결합 클러치 동작 기구(42)와 제3 걸림 결합 클러치 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 C1과 제2 걸림 결합 클러치 C2와 제3 걸림 결합 클러치 C3은, 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, C3은 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, 제4 축(14), 제1 축(11), 제3 축(13)에 고정된 도시하지 않은 허브를 통해 스플라인 결합에 의해 축 방향으로 스트로크 가능하게 설치된 것으로, 양측에 평평한 정상면에 의한 도그 티스(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, C3의 좌측 아이들 기어인 각 기어(113, 103, 110)의 보스부에 고정되고, 도그 티스(51a, 52a, 53a)에 대향하는 평평한 정상면에 의한 도그 티스(54a, 55a, 56a)를 갖는다. 우측 도그 클러치 링(57, 58, 59)은, 각 걸림 결합 클러치 C1, C2, C3의 우측 아이들 기어인 각 기어(112, 102, 109)의 보스부에 고정되고, 도그 티스(51b, 52b, 53b)에 대향하는 평평한 정상면에 의한 도그 티스(57b, 58b, 59b)를 갖는다.

상기 제1 걸림 결합 클러치 동작 기구(41)와 제2 걸림 결합 클러치 동작 기구(42)와 제3 걸림 결합 클러치 동작 기구(43)는, 전동 액추에이터(31, 32, 33)의 회동 동작을, 커플링 슬리브(51, 52, 53)의 축 방향 스트로크 동작으로 변환하는 기구이다. 각 걸림 결합 클러치 동작 기구(41, 42, 43)는 모두 동일한 구성이며, 회동 링크(61, 62, 63)와, 시프트 로드(64, 65, 66)와, 시프트 포크(67, 68, 69)를 구비한다. 회동 링크(61, 62, 63)는, 일단부가 전동 액추에이터(31, 32, 33)의 액추에이터 축에 설치되고, 타단부가 시프트 로드(64, 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, 제3 축(13)의 축 단부에 설치되고, 제3 축(13)의 축 회전수를 검출한다. 그리고, 커플링 슬리브(51, 52, 53)의 위치에 따라 정해지는 걸림 결합 클러치 C1, C2, C3의 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 센서 값을 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 티스와 아이들 기어에 용접된 도그 티스의 양쪽이 맞물린 맞물림 위치에 있는 체결 상태로 함으로써, 아이들 기어를 제4 축(14), 제1 축(11), 제3 축(13)에 구동 연결한다. 한편, 커플링 슬리브(51, 52, 53)가, 축선 방향으로 변위함으로써 커플링 슬리브(51, 52, 53)에 용접된 도그 티스와 아이들 기어에 용접된 도그 티스가 비맞물림 위치에 있는 해방 상태로 함으로써, 아이들 기어를 제4 축(14), 제1 축(11), 제3 축(13)으로부터 분리한다.

[변속단 구성]

실시예 1의 다단 기어 변속기(1)는, 유체 커플링 등의 회전 차 흡수 요소를 갖지 않음으로써 동력 전달 손실을 저감시킴과 함께, 내연 기관 ICE를 모터 어시스트함으로써 ICE 변속단을 줄여서, 콤팩트화(EV 변속단: 1-2속, ICE 변속단: 1-4속)를 도모한 점을 특징으로 한다. 이하, 도 3 및 도 4에 기초하여, 다단 기어 변속기(1)의 변속단 구성을 설명한다.

변속단의 사고 방식은, 도 3에 도시한 바와 같이, 차속 VSP가 소정 차속 VSP0 이하의 발진 영역에서는, 다단 기어 변속기(1)가 발진 요소(미끄럼 요소)를 갖지 않기 때문에, 「EV 모드」에서 모터 구동력만에 의한 모터 발진으로 한다. 그리고, 주행 영역에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 구동력의 요구가 클 때, 엔진 구동력을 모터 구동력에 의해 어시스트하는 「패러렐 HEV 모드」에 의해 대응한다고 하는 변속단의 사고 방식을 채용한다. 즉, 차속 VSP의 상승에 따라서, ICE 변속단은, (ICE 1st→) ICE 2nd→ICE 3rd→ICE 4th로 변속단이 이행하고, EV 변속단은, EV 1st→EV 2nd로 변속단이 이행한다.

걸림 결합 클러치 C1, C2, C3을 갖는 다단 기어 변속기(1)에 의해 이론적으로 실현 가능한 전체 변속단은 도 3에 도시한 바와 같다. 또한, 도 3 중의 「Lock」는, 변속단으로서 성립되지 않는 인터록 변속단을 나타내고, 「EV-」는, 제1 모터 제너레이터 MG1이 구동륜(19)에 구동 연결되지 않은 상태를 나타내며, 「ICE-」는, 내연 기관 ICE가 구동륜(19)에 구동 연결되지 않은 상태를 나타낸다. 이하, 각 변속단에 대하여 설명한다.

제2 걸림 결합 클러치 C2가 「N」이고, 제3 걸림 결합 클러치 C3이 「N」일 때, 제1 걸림 결합 클러치 C1의 위치에 따라 다음의 변속단으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치 C1이 「Left」이면 「EV- ICEgen」, 제1 걸림 결합 클러치 C1이 「N」이면 「Neutral」, 제1 걸림 결합 클러치 C1이 「Right」이면 「EV- ICE 3rd」이다.

여기서, 「EV- ICEgen」이라는 변속단은, 정차 중, 내연 기관 ICE에 의해 제1 모터 제너레이터 MG1에서 발전하는 MG1 아이들 발전 시, 또는 MG1 발전에 MG2 발전을 추가한 더블 아이들 발전 시에 선택되는 변속단이다. 「Neutral」이라는 변속단은, 정차 중, 내연 기관 ICE에 의해 제2 모터 제너레이터 MG2에서 발전하는 MG2 아이들 발전 시에 선택되는 변속단이다.

제2 걸림 결합 클러치 C2가 「N」이고, 제3 걸림 결합 클러치 C3이 「Left」일 때, 제1 걸림 결합 클러치 C1의 위치에 따라 다음의 변속단으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치 C1이 「Left」이면 「EV 1st ICE 1st」, 제1 걸림 결합 클러치 C1이 「N」이면 「EV 1st ICE-」, 제1 걸림 결합 클러치 C1이 「Right」이면 「EV 1st ICE 3rd」이다.

여기서, 「EV 1st ICE-」이라는 변속단은, 내연 기관 ICE를 정지하여 제1 모터 제너레이터 MG1에서 주행하는 「EV 모드」일 때, 또는 내연 기관 ICE에 의해 제2 모터 제너레이터 MG2에서 발전하면서, 제1 모터 제너레이터 MG1에서 1속 EV 주행을 행하는 「시리즈 HEV 모드」일 때 선택되는 변속단이다.

제2 걸림 결합 클러치 C2가 「Left」이고, 제3 걸림 결합 클러치 C3이 「Left」일 때, 제1 걸림 결합 클러치 C1의 위치가 「N」이면 「EV 1st ICE 2nd」이다. 제2 걸림 결합 클러치 C2가 「Left」이고, 제3 걸림 결합 클러치 C3이 「N」일 때, 제1 걸림 결합 클러치 C1의 위치에 따라 다음의 변속단으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치 C1이 「Left」이면 「EV 1.5 ICE 2nd」, 제1 걸림 결합 클러치 C1이 「N」이면 「EV- ICE 2nd」이다. 제2 걸림 결합 클러치 C2가 「Left」이고, 제3 걸림 결합 클러치 C3이 「Right」일 때, 제1 걸림 결합 클러치 C1의 위치가 「N」이면 「EV 2nd ICE 2nd」이다.

제2 걸림 결합 클러치 C2가 「N」이고, 제3 걸림 결합 클러치 C3이 「Right」일 때, 제1 걸림 결합 클러치 C1의 위치에 따라 다음의 변속단으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치 C1이 「Left」이면 「EV 2nd ICE 3rd'」, 제1 걸림 결합 클러치 C1이 「N」이면 「EV 2nd ICE-」, 제1 걸림 결합 클러치 C1이 「Right」이면 「EV 2nd ICE 3rd」이다.

여기서, 「EV 2nd ICE-」이라는 변속단은, 내연 기관 ICE를 정지하여 제1 모터 제너레이터 MG1에서 주행하는 「EV 모드」일 때, 또는 내연 기관 ICE에 의해 제2 모터 제너레이터 MG2에서 발전하면서, 제1 모터 제너레이터 MG1에서 2속 EV 주행을 행하는 「시리즈 HEV 모드」일 때 선택되는 변속단이다.

제2 걸림 결합 클러치 C2가 「Right」이고, 제3 걸림 결합 클러치 C3이 「Right」일 때, 제1 걸림 결합 클러치 C1의 위치가 「N」이면 「EV 2nd ICE 4th」이다. 제2 걸림 결합 클러치 C2가 「Right」이고, 제3 걸림 결합 클러치 C3이 「N」일 때, 제1 걸림 결합 클러치 C1의 위치에 따라 다음의 변속단으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치 C1이 「Left」이면 「EV 2.5 ICE 4th」, 제1 걸림 결합 클러치 C1이 「N」이면 「EV- ICE 4th」이다. 제2 걸림 결합 클러치 C2가 「Right」이고, 제3 걸림 결합 클러치 C3이 「Left」일 때, 제1 걸림 결합 클러치 C1의 위치가 「N」이면 「EV 1st ICE 4th」이다.

다음으로, 걸림 결합 클러치 C1, C2, C3의 체결 조합에 의한 상기 전체 변속단으로부터 「통상 시 사용 변속단」을 나누는 방법에 대하여 설명한다.

우선, 전체 변속단으로부터 「인터록 변속단(도 4의 크로스 해칭)」과 「시프트 기구에 의해 선택할 수 없는 변속단(도 4의 우측 상방향 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 C1이 「Left」이고, 또한, 제2 걸림 결합 클러치 C2가 「Left」인 「EV 1.5 ICE 2nd」와, 제1 걸림 결합 클러치 C1이 「Left」이며, 또한, 제2 걸림 결합 클러치 C2가 「Right」인 「EV 2.5 ICE 4th」를 의미한다. 시프트 기구에 의해 선택할 수 없는 이유는, 1개의 제1 전동 액추에이터(31)가, 2개의 걸림 결합 클러치 C1, C2에 대해서 겸용하는 시프트 액추에이터이며, 또한, C1/C2 셀렉트 동작 기구(40)에 의해 한쪽의 걸림 결합 클러치는 뉴트럴 로크되기 때문이다.

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

따라서, 「통상 시 사용 변속단」은, EV 변속단(EV 1st ICE-, EV 2nd ICE-)과, ICE 변속단(EV- ICE 2nd, EV- ICE 3rd, EV- ICE 4th)과, 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 추가함으로써 구성된다.

[모드 천이 제어 처리 구성]

도 5는, 실시예 1의 변속기 컨트롤 유닛(23)(모드 천이 컨트롤러)에서 실행되는 모드 천이 제어 처리의 흐름을 나타낸다. 이하, 모드 천이 제어 처리 구성의 일례를 나타내는 도 5의 각 스텝에 대하여 설명한다. 또한, 이 모드 천이 제어 처리는, EV 발진하고 나서 「패러렐 HEV 모드」로 모드 천이할 때까지의 저차속 주행 영역에서 행해진다.

스텝 S1에서는, 발진 조작이 있는지 여부를 판단한다. '예'(발진 조작 있음)인 경우에는 스텝 S2로 진행되고, '아니오'(발진 조작 없음)인 경우에는 스텝 S1의 판단을 반복한다.

여기서, 「발진 조작」은, 예를 들어 주행 레인지 선택 조작, 브레이크 해제 조작, 브레이크 해제 후의 액셀러레이터 답입 조작 등에 의해 판단한다.

스텝 S2에서는, 스텝 S1에서의 발진 조작 있음이라는 판단, 혹은 스텝 S5에서의 모드 천이 없음이라는 판단에 계속해서, 배터리 SOC가 발전 요구 임계값 A 이상인지 여부를 판단한다. '예'(배터리 SOC≥A, 발전 요구 없음)인 경우에는 스텝 S3으로 진행되고, '아니오'(배터리 SOC<A, 발전 요구 있음)인 경우에는 스텝 S6으로 진행된다.

여기서, 「배터리 SOC」의 정보는, 배터리 SOC 센서(78)로부터 취득한다. 「발전 요구 임계값 A」는, 발전 요구 있음의 SOC 영역과 발전 요구 없음의 SOC 영역을 구분하는 경계값으로서 설정된다(예를 들어, A=배터리 SOC가 40％ 정도).

스텝 S3에서는, 스텝 S2에서의 배터리 SOC≥A, 즉 발전 요구 없음이라는 판단에 계속해서, 다단 기어 변속기(1)의 제3 걸림 결합 클러치 C3을 「N」으로부터 「left」로 전환하여 「EV 1st ICE-」이라는 변속단을 선택한다. 그리고, 액셀러레이터 답입 조작에 대응하여 제1 모터 제너레이터 MG1의 구동을 행하고, 스텝 S4로 진행된다.

스텝 S4에서는, 스텝 S3에서의 MG1 구동에 계속해서, 「EV 1st ICE-」이라는 변속단에 의한 「EV 모드」에서의 MG1 주행을 행하고, 스텝 S5로 진행된다.

여기서, 「EV 모드」에서의 MG1 주행 중, 제1 모터 제너레이터 MG1은, 액셀러레이터 개방도 APO와 차속 VSP에 의해 정해지는 목표 구동력에 따른 토크를 출력하는 토크 제어를 행한다.

스텝 S5에서는, 스텝 S4에서의 「EV 모드」에서의 MG1 주행, 혹은 스텝 S11에서의 제1 전환 차속 VSP1에서의 모드 천이가 가능하다는 판단, 혹은 스텝 S12에서의 MG2 과승온 방지 제어에 계속해서, 「패러렐 HEV 모드」로의 모드 천이가 있는지 여부를 판단한다. '아니오'(모드 천이 없음)인 경우에는 스텝 S2로 되돌아간다. '예'(모드 천이 있음)인 경우에는 종료로 진행되고, 본 제어를 종료한다.

여기서, 「패러렐 HEV 모드」로의 모드 천이 있음은, 「패러렐 HEV 모드」이라는 변속단으로의 변속 요구가 있을 때 판단해도 되고, 변속 요구에 기초하여 제2 모터 제너레이터 MG2를 정지했을 때 판단해도 되며, 변속이 완료되었을 때 판단해도 된다.

스텝 S6에서는, 스텝 S2에서의 배터리 SOC<A, 즉 발전 요구 있음이라는 판단에 계속해서, 배터리 SOC의 저하를 억제하는 제2 모터 제너레이터 MG2의 가동(발전) 요구를 내고, 스텝 S7로 진행된다.

스텝 S7에서는, 스텝 S6에서의 MG2 가동 요구에 계속해서, 내연 기관 ICE가 운전 중(엔진 운전 중)인지 여부를 판단한다. '예'(엔진 운전 중)인 경우에는 스텝 S9로 진행되고, '아니오'(엔진 정지 중)인 경우에는 스텝 S8로 진행된다.

여기서, 「엔진 운전 중」은, 예를 들어 정차 중의 발전 요구에 의해, 엔진 운전에 의한 아이들 발전이 행해지고 있는 상황으로부터 발진하는 경우에 판단된다.

스텝 S8에서는, 스텝 S7에서의 엔진 정지 중이라는 판단에 계속해서, 제2 모터 제너레이터 MG2를 스타터 모터로서 내연 기관 ICE를 시동(엔진 시동)하고, 스텝 S9로 진행된다.

스텝 S9에서는, 스텝 S7에서의 엔진 운전 중이라는 판단, 혹은 스텝 S8에서의 엔진 시동에 계속해서, 다단 기어 변속기(1)의 제3 걸림 결합 클러치 C3을 「N」으로부터 「left」로 전환하여 「EV 1st ICE-」이라는 변속단을 선택한다. 그리고, 액셀러레이터 답입 조작에 대응하여 제1 모터 제너레이터 MG1의 구동과, 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 발전을 행하고, 스텝 S10으로 진행된다.

스텝 S10에서는, 스텝 S9에서의 MG1 구동+MG2 발전에 계속해서, 「EV 1st ICE-」이라는 변속단에 의한 「시리즈 HEV 모드」에서의 MG2 발전+MG1 주행을 행하고, 스텝 S11로 진행된다.

스텝 S11에서는, 스텝 S10에서의 「시리즈 HEV 모드」에서의 MG2 발전+MG1 주행에 계속해서, 제1 전환 차속 VSP1에서의 모드 천이가 가능한지 여부를 판단한다. '예'(VSP1에서의 모드 천이가 가능)인 경우에는 스텝 S5로 진행되고, '아니오'(VSP1에서의 모드 천이가 불가능)인 경우에는 스텝 S12로 진행된다.

여기서, 「제1 전환 차속 VSP1」이란, 배터리 SOC가 저SOC 영역에서의 주행 중에 선택되는 도 7에 도시한 시프트 스케줄 맵에 있어서, 「Series EV 1st(시리즈 HEV 모드)」로부터 「EV 1st ICE 1st(패러렐 HEV 모드)」로 전환하는 모드 천이 요구를 내는 전환 차속을 의미한다(예를 들어, 10㎞/h 정도).

제1 전환 차속 VSP1에서의 모드 천이 가능/모드 천이 불가능의 판단은, 하기와 같이 행한다.

우선, 제2 모터 제너레이터 MG2를 연속 발전했을 때 MG2 온도의 상승이 억제되는 시간으로서 연속 발전 허가 시간을 미리 설정해 둔다. 그리고, 액셀러레이터 조작량 대(大)에 의한 발진 시 등에서, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행 개시로부터의 경과 시간이 연속 발전 허가 시간 내에서 차속 VSP가 제1 전환 차속 VSP1까지 상승되는 것이 예측되는 경우에는, 제1 전환 차속 VSP1에서의 모드 천이가 가능하다고 판단된다. 한편, 액셀러레이터 조작량 소(小)에 의한 발진 시 등에서, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행 개시부터의 경과 시간이 연속 발전 허가 시간이 되어도 차속 VSP가 제1 전환 차속 VSP1까지 상승되지 않을 것이 예측되는 경우에는, 제1 전환 차속 VSP1에서의 모드 천이가 불가능하다고 판단된다.

스텝 S12에서는, 스텝 S11에서의 제1 전환 차속 VSP1에서의 모드 천이가 불가능하다는 판단에 계속해서, 도 6에 도시한 흐름도에 기초하여 MG2 과승온 방지 제어를 실행하고, 스텝 S5로 진행된다.

[MG2 과승온 방지 제어 처리 구성]

도 6은, 도 5의 모드 천이 제어 처리의 스텝 S12에서 실행되는 MG2 과승온 방지 제어 처리의 흐름을 나타낸다. 이하, 도 6의 각 스텝에 대하여 설명한다.

스텝 S120에서는, 도 5의 스텝 S11에서의 제1 전환 차속 VSP1에서의 모드 천이가 불가능하다는 판단에 계속해서, 시프트 스케줄 맵(도 7)의 「SeriesEV 1st(시리즈 HEV 모드)」로부터 「EV 1st ICE 1st(패러렐 HEV 모드)」로 전환하는 제1 전환 차속 VSP1(실선)을, 제1 전환 차속 VSP1보다 저차속측의 제2 전환 차속 VSP2(파선)로 변경하고, 스텝 S121로 진행된다.

여기서, 「제2 전환 차속 VSP2」는, 노면 구배가 완만할수록 보다 저차속의 값으로 설정한다(예를 들어, 노면 구배 0％인 평탄로의 경우, 5㎞/h 정도). 즉, 주행 가능(자립 운전 가능)한 엔진 회전수는, 도 8에 도시한 바와 같이, 예를 들어 구배 0％=650rpm으로 되고, 구배가 커질수록 회전수를 상승시키는 특성에 따라 설정된다. 따라서, 구배에 의한 주행 가능 회전수(엔진 회전수)의 특성에 맞춰, 「제2 전환 차속 VSP2」는, 노면 구배가 완만할수록 보다 저차속의 값으로 설정된다.

또한, 「시프트 스케줄 맵」은, 저SOC 영역에서 선택되고, 도 7에 도시한 바와 같이, 요구 구동력(Driving force)과 차속 VSP를 좌표축으로 하고, 좌표면에 통상 시 사용 변속단에 「EV 1st ICE 1st」를 추가한 변속단을 선택하는 선택 영역이 할당된 맵이다. 즉, 액셀러레이터 답입에 의한 드라이브 구동 영역으로서, 발진으로부터의 저차속 영역에 「Series EV 1st」의 선택 영역이 할당된다. 그리고, 중 차속 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. 액셀러레이터 발 떼기의 코스트 회생 제어 동작 영역으로서, 저∼중 차속 영역에 「EV 1st(EV 2nd)」의 선택 영역이 할당되고, 고차속 영역에 「EV 2nd」의 선택 영역이 할당된다.

스텝 S121에서는, 스텝 S120에서의 전환 차속의 변경, 혹은 스텝 S123에서의 추정 MG2 온도<T1이라는 판단에 계속해서, 그때의 차속 VSP가 제2 전환 차속 VSP2 미만인지 여부를 판단한다. '예'(VSP<VSP2)인 경우에는 스텝 S122로 진행되고, '아니오'(VSP≥VSP2)인 경우에는 스텝 S131로 진행된다.

여기서, 「차속 VSP」의 정보는, 차속 센서(71)로부터 취득한다.

스텝 S122에서는, 스텝 S121에서의 VSP<VSP2라는 판단에 계속해서, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행에 의해 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 발전을 하고, 스텝 S123으로 진행된다.

여기서, 스텝 S122에서 제2 모터 제너레이터 MG2에 의해 발전할 때에는, 통상의 MG2 발전 전력인 고전력(예를 들어, 15㎾)으로 한다. 또한, 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 발전 전력은, 고전력(예를 들어, 15㎾)과 저전력(예를 들어, 5㎾)을 전환 가능하게 하고 있다.

스텝 S123에서는, 스텝 S122에서의 MG2 발전(고전력)에 계속해서, 추정 MG2 온도가 제1 온도 임계값 T1 이상인지 여부를 판단한다. '예'(추정 MG2 온도≥T1)인 경우에는 스텝 S124로 진행되고, '아니오'(추정 MG2 온도<T1)인 경우에는 스텝 S121로 되돌아간다.

여기서, 「추정 MG2 온도」는, 발전에 사용되는 제2 모터 제너레이터 MG2의 추정 온도이며, MG2 발전 전력과 MG2 발전 계속 시간을 사용한 연산식에 의해 추정한다. 「제1 온도 임계값 T1」은, 고전력에 의한 MG2 발전을 그대로 계속하면, 제2 모터 제너레이터 MG2가 과승온(오버히트)에 이를 우려가 있는 온도 임계값으로 설정한다(예를 들어, T1=150℃).

스텝 S124에서는, 스텝 S123에서의 추정 MG2 온도≥T1이라는 판단, 혹은 스텝 S126에서의 추정 MG2 온도<T2라는 판단에 계속해서, 스텝 S121과 마찬가지로, 그때의 차속 VSP가 제2 전환 차속 VSP2 미만인지 여부를 판단한다. '예'(VSP<VSP2)인 경우에는 스텝 S125로 진행되고, '아니오'(VSP≥VSP2)인 경우에는 스텝 S131로 진행된다.

스텝 S125에서는, 스텝 S124에서의 VSP<VSP2라는 판단에 계속해서, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행에 의해 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 저전력 발전을 행하고, 스텝 S126으로 진행된다.

이 스텝 S125에서는, 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 발전 전력을, 고전력(예를 들어, 15㎾)으로부터 저전력(예를 들어, 5㎾)으로 낮춘다.

스텝 S126에서는, 스텝 S125에서의 MG2 발전(저전력)에 계속해서, 추정 MG2 온도가 제2 온도 임계값 T2 이상인지 여부를 판단한다. '예'(추정 MG2 온도≥T2)인 경우에는 스텝 S127로 진행되고, '아니오'(추정 MG2 온도<T2)인 경우에는 스텝 S124로 되돌아간다.

여기서, 「제2 온도 임계값 T2」는, 저전력에 의한 MG2 발전을 그대로 계속하면, 제2 모터 제너레이터 MG2가 과승온(오버히트)에 이를 우려가 있는 온도 임계값으로 설정한다(예를 들어, T1=180℃).

스텝 S127에서는, 스텝 S126에서의 추정 MG2 온도≥T2라는 판단, 혹은 스텝 S130에서의 MG1 가속에 계속해서, 도 5의 스텝 S11과 마찬가지로, 제1 전환 차속 VSP1에서의 모드 천이가 가능한지 여부를 판단한다. '예'(VSP1에서의 모드 천이가 가능)인 경우에는 스텝 S128로 진행되고, '아니오'(VSP1에서의 모드 천이가 불가능)인 경우에는 스텝 S129로 진행된다.

스텝 S128에서는, 스텝 S127에서의 VSP1에서의 모드 천이가 가능하다는 판단에 계속해서, 스텝 S120에서 변경된 제2 전환 차속 VSP2를, 변경 전의 제1 전환 차속 VSP1로 되돌아가서, 도 5의 스텝 S5로 진행된다.

스텝 S129에서는, 스텝 S127에서의 VSP1에서의 모드 천이가 불가능하다는 판단에 계속해서, 스텝 S121이나 스텝 S124와 마찬가지로, 그때의 차속 VSP가 제2 전환 차속 VSP2 미만인지 여부를 판단한다. '예'(VSP<VSP2)인 경우에는 스텝 S130으로 진행되고, '아니오'(VSP≥VSP2)인 경우에는 스텝 S131로 진행된다.

스텝 S130에서는, 스텝 S129에서의 VSP<VSP2라는 판단에 계속해서, 도 9에 도시한 특성에 기초하여, 적어도 제2 전환 차속 VSP2 이상이 되도록, 그때의 엔진 회전수 Ne에 기초하여 가속도를 정하고, 제1 모터 제너레이터 MG1에 대한 요구 구동력을 증가함으로써 차량을 가속하고, 스텝 S127로 되돌아간다.

여기서, 「엔진 회전수 Ne」의 정보는, 엔진 회전수 센서(74)에 의해 취득한다.

스텝 S131에서는, 스텝 S121, 스텝 S124, 스텝 S129에서의 VSP≥VSP2라는 판단에 계속해서, VSP≥VSP2로 되었기 때문에 모드 천이 요구에 기초하여(도 7), 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 발전을 정지하고, 스텝 S132로 진행된다.

스텝 S132에서는, 스텝 S131에서의 MG2 발전 정지에 계속해서, 「SeriesEV 1st」이라는 변속단으로부터 「EV 1st ICE 1st」이라는 변속단으로 변속함으로써, 「시리즈 HEV 모드」로부터 「패러렐 HEV 모드」로 모드 천이하고, 종료로 진행된다.

다음으로, 작용을 설명한다.

이하, 실시예 1의 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치에 있어서의 작용을, 「모드 천이 제어 처리 작용」, 「MG2 과승온 방지 제어 처리 작용」, 「모드 천이 제어 작용」, 「모드 천이 제어의 특징 작용」으로 나누어 설명한다.

[모드 천이 제어 처리 작용(도 5)]

발진 조작 있음이고, 또한, 배터리 SOC≥A에서 발전 요구 없음일 때는, 도 5의 흐름도에 있어서, 스텝 S1→ 스텝 S2→ 스텝 S3→ 스텝 S4→ 스텝 S5로 진행된다. 그리고, 스텝 S5에서 「패러렐 HEV 모드」로의 모드 천이가 없다고 판단되고 있는 동안, 스텝 S2→ 스텝 S3→ 스텝 S4→ 스텝 S5로 진행되는 흐름이 반복된다. 따라서, 스텝 S3에서는, 제3 걸림 결합 클러치 C3이 「N」으로부터 「left」로 전환되고, 액셀러레이터 답입 조작에 대응하여 제1 모터 제너레이터 MG1의 구동이 개시된다. 스텝 S4에서는, 「EV 1st ICE-」이라는 변속단에 의한 「EV 모드」에서의 MG1 주행이 행해진다.

발진 조작 있음이고, 또한, 배터리 SOC<A에서 발전 요구 있음일 때는, 도 5의 흐름도에 있어서, 스텝 S1→ 스텝 S2→ 스텝 S6→ 스텝 S7로 진행된다. 그리고, 스텝 S7에서는, 스텝 S6에서의 MG2 가동 요구에 계속해서, 엔진 운전 중인지 여부가 판단되고, 엔진 운전 중인 경우에는 그대로 스텝 S9로 진행된다. 엔진 정지 중인 경우에는 스텝 S7로부터 스텝 S8로 진행되고, 스텝 S8에서 제2 모터 제너레이터 MG2를 스타터 모터로서 엔진 시동하고, 스텝 S9로 진행된다. 스텝 S9로부터는, 스텝 S10→ 스텝 S11로 진행된다. 스텝 S11에서는, 제1 전환 차속 VSP1에서 「패러렐 HEV 모드」로의 모드 천이가 가능한지 여부가 예측 판단된다. 그리고, 가속 발진 씬 등에 의해 스텝 S11에서 제1 전환 차속 VSP1에서의 모드 천이가 가능하며, 스텝 S5에서 「패러렐 HEV 모드」로의 모드 천이가 없다고 판단되고 있는 동안에는, 스텝 S2→ 스텝 S6→ 스텝 S7→ 스텝 S9→ 스텝 S10→ 스텝 S11→ 스텝 S5로 진행되는 흐름이 반복된다. 따라서, 스텝 S9에서는, 제3 걸림 결합 클러치 C3이 「N」으로부터 「left」로 전환되고, 액셀러레이터 답입 조작에 대응하여 제1 모터 제너레이터 MG1이 구동된다. 스텝 S10에서는, 「EV 1st ICE-」이라는 변속단에 의한 「시리즈 HEV 모드」에서의 MG2 발전+MG1 주행이 행해진다.

한편, 발진 후에 저차속을 유지한 채로의 주행 씬 등에 있어서는, 스텝 S11에서 제1 전환 차속 VSP1에서 「패러렐 HEV 모드」로의 모드 천이가 불가능하다고 판단된다. 이때는, 스텝 S2→ 스텝 S6→ 스텝 S7→ 스텝 S9→ 스텝 S10→ 스텝 S11→ 스텝 S12→ 스텝 S5로 진행되는 흐름이 반복된다. 따라서, 스텝 S12에서는, 도 6에 도시한 흐름도에 기초하여 MG2 과승온 방지 제어가 실행된다.

[MG2 과승온 방지 제어 처리 작용(도 6)]

도 5의 스텝 S11에서 제1 전환 차속 VSP1에서의 모드 천이가 불가능하다고 예측 판단되면, 도 6의 흐름도 스텝 S120으로 진행된다. 스텝 S120에서는, 시프트 스케줄 맵(도 7)의 「Series EV 1st(시리즈 HEV 모드)」로부터 「EV 1st ICE 1st(패러렐 HEV 모드)」로 전환되는 제1 전환 차속 VSP1이, 제1 전환 차속 VSP1보다 저차속측의 제2 전환 차속 VSP2로 변경된다.

스텝 S121에서 차속 VSP가 제2 전환 차속 VSP2 미만이라고 판단되면, 도 6의 흐름도에 있어서, 스텝 S121→ 스텝 S122→ 스텝 S123으로 진행된다. 그리고, 스텝 S123에서 추정 MG2 온도<T1이라고 판단되고 있는 한, 도 6의 흐름도에 있어서, 스텝 S121→ 스텝 S122→ 스텝 S123으로 진행되는 흐름이 반복된다. 따라서, 추정 MG2 온도가 제1 온도 임계값 T1에 도달할 때까지의 사이에는, 스텝 S122에 있어서, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행에 의해 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 발전(고전력)이 유지된다.

그 후, MG2 발전(고전력)에 의해 스텝 S123에서 추정 MG2 온도≥T1이라고 판단되면, 스텝 S123으로부터 스텝 S124로 진행된다. 스텝 S124에서 차속 VSP가 제2 전환 차속 VSP2 미만이라고 판단되면, 스텝 S124로부터 스텝 S125→ 스텝 S126으로 진행된다. 스텝 S126에서 추정 MG2 온도<T2라고 판단되고 있는 한, 도 6의 흐름도에 있어서, 스텝 S124→ 스텝 S125→ 스텝 S126으로 진행되는 흐름이 반복된다. 따라서, 추정 MG2 온도가 제1 온도 임계값 T1로부터 제2 온도 임계값 T2에 도달할 때까지의 동안에는, 발전 전력을 저전력으로 전환하고, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행에 의해 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 발전(저전력)이 행해진다.

그리고, 스텝 S126에서 추정 MG2 온도≥T2라고 판단되면, 스텝 S126으로부터 스텝 S127→ 스텝 S129로 진행된다. 스텝 S127에서 제1 전환 차속 VSP1에서의 모드 천이가 불가능하다고 판단되고, 또한, 스텝 S129에서 차속 VSP가 제2 전환 차속 VSP2 미만이라고 판단되면, 스텝 S130으로 진행되고, 스텝 S130에서는, 제1 모터 제너레이터 MG1에 대한 요구 구동력을 증가함으로써 차량이 가속된다.

스텝 S130에서의 MG1 가속에 의해, 스텝 S127에서 제1 전환 차속 VSP1에서의 모드 천이가 가능하다고 판단되면 스텝 S128로 진행되고, 스텝 S128에서는, 스텝 S120에서 변경된 전환 차속이, 변경 전의 제1 전환 차속 VSP1로 복귀되고, 도 5의 스텝 S5로 진행된다.

한편, 스텝 S130에서의 MG1 가속에 의해, 스텝 S127에서 제1 전환 차속 VSP1에서의 모드 천이는 불가능하지만, 스텝 S129에서 차속 VSP가 제2 전환 차속 VSP2 이상이 되었다고 판단되면, 스텝 S129로부터 스텝 S131→ 스텝 S132→ 종료로 진행된다. 스텝 S131에서는, 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 발전이 정지되고, 다음 스텝 S132에서는, 「EV 1st ICE 1st」이라는 변속단이 선택되고, 「패러렐 HEV 모드」로 모드 천이한 주행이 행해진다.

또한, MG2 발전의 도중 단계인 스텝 S121이나 스텝 S124에서 차속 VSP가 제2 전환 차속 VSP2 이상이 되었다고 판단되면, 스텝 S121이나 스텝 S124로부터 스텝 S131→ 스텝 S132→ 종료로 진행된다. 스텝 S131에서는, 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 발전이 정지되고, 다음 스텝 S132에서는, 「EV 1st ICE 1st」이라는 변속단이 선택되고, 「패러렐 HEV 모드」로 모드 천이한 주행이 행해진다.

[모드 천이 제어 작용]

본 제어의 대상으로 되는 차량은, 「시리즈 HEV 모드」를 선택한 주행, 즉, 제2 모터 제너레이터 MG2에서 발전하면서 제1 모터 제너레이터 MG1에서 주행이 가능한 하이브리드 차량이다. 이 하이브리드 차량은, 발전용 제2 모터 제너레이터 MG2를 과잉으로 사용한 경우에 있어서, 제2 모터 제너레이터 MG2가 과잉으로 온도 상승함으로써, 오버히트 상태에 이르는 경우가 있다.

결과적으로, MG2 발전을 계속할 수 없으면, 강전 배터리(3)의 배터리 SOC가 저하되고, 제1 모터 제너레이터 MG1에서의 EV 발진, 제2 모터 제너레이터 MG2에서의 엔진 시동이나 변속 시의 회전 동기 제어 등을 할 수 없게 된다. 이와 같은 사태에 빠지는 것을 확실하게 회피할 필요가 있기 때문에, 구동력 요구를 예측하고, MG2 온도 상태에 기초하여, 내연 기관 ICE, 제1 모터 제너레이터 MG1, 제2 모터 제너레이터 MG2로의 배분을 최적화하는 제어를 행한다. 이에 의해, 제2 모터 제너레이터 MG2의 오버히트(과승온)를 방지하는 것을 목적으로 한다. 이하, 도 10에 도시한 바와 같은 완만 구배 오르막길에서 저차속(구동 요구가 낮음)을 유지한 채로의 주행 씬을 일례로 하여, 도 11 및 도 12에 기초하여, 모드 천이 제어 작용을 설명한다.

우선, 발진 시, 배터리 SOC≥A에서 발전 요구 없음일 때에는, 다단 기어 변속기(1)의 제3 걸림 결합 클러치 C3이 「N」으로부터 「left」로 전환되고, 「EV 1st ICE-」이라는 변속단에 의한 「EV 모드」에서의 MG1 주행이 행해진다. 이 「EV 모드」에서의 MG1 주행에서는, 제1 모터 제너레이터 MG1로부터 제3 걸림 결합 클러치 C3을 통해 구동륜(19)으로 흐르는 MG1 토크의 흐름이 형성된다(도 11의 좌측 화살표만).

예를 들어, 「EV 모드」에서의 MG1 주행이 계속되면, 제1 모터 제너레이터 MG2에서의 배터리 SOC의 소비에 의해, 강전 배터리(3)의 배터리 SOC가 감소하고, 배터리 SOC<A(발전 요구 있음)로 이행한다. 배터리 SOC<A로 이행하면, MG2 가동 요구에 기초하여, 내연 기관 ICE에 의해 제2 모터 제너레이터 MG2를 발전 구동하고, 제1 모터 제너레이터 MG1을 구동원으로서 EV 1속단에 의해 주행하는 「시리즈 HEV 모드」에서의 MG2 발전+MG1 주행이 행해진다.

이 「시리즈 HEV 모드」에서의 MG2 발전+MG1 주행에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 모터 제너레이터 MG1로부터 제3 걸림 결합 클러치 C3을 통해 구동륜(19)에 흐르는 MG1 토크의 흐름과, 내연 기관 ICE로부터 제2 모터 제너레이터 MG2에 흐르는 ICE 토크의 흐름이 형성된다. 따라서, 도 11의 파선 화살표로 나타낸 바와 같이, MG2 발전 전력분을 제1 모터 제너레이터 MG2에 공급할 수 있어, 「EV 모드」에 비해, 강전 배터리(3)의 배터리 SOC의 감소가 억제된다. 예를 들어, 저차속 유지 상태에서의 주행 씬이며, 「시리즈 HEV 모드」에서의 MG2 발전+MG1 주행이 계속되면, 제2 모터 제너레이터 MG2의 연속 발전 허가 시간 내에서 제1 전환 차속 VSP1에서의 모드 천이가 불가능해진다.

이와 같이, 제1 전환 차속 VSP1에서의 모드 천이가 불가능할 것이 예측되면, MG2 과승온 방지 제어가 개시된다. MG2 과승온 방지 제어에서는, 우선, 시프트 스케줄 맵(도 7)의 「시리즈 HEV 모드」로부터 「패러렐 HEV 모드」로의 전환 차속이, 제1 전환 차속 VSP1로부터 제2 전환 차속 VSP2(<VSP1)로 변경된다. 이 전환 차속의 변경에 의해, 제2 모터 제너레이터 MG2에서의 발전을 정지하는 「패러렐 HEV 모드」로 모드 천이하는 타이밍의 조기화가 도모된다.

그리고, MG2 과승온 방지 제어에서는, 차속 VSP와 추정 MG2 온도를 감시하고, 저차속 영역에서의 주행에 의해 차속 VSP가 제2 전환 차속 VSP2 미만이면 「시리즈 HEV 모드」에 의한 MG2 발전이 단계적으로 실행된다. 즉, 추정 MG2 온도<T1이라고 판단되어 있는 사이에는, MG2 발전 전력이 고전력에 의한 발전으로 된다. 그리고, MG2 발전(고전력)에 의해 추정 MG2 온도≥T1이라고 판단되면, 추정 MG2 온도<T2라고 판단되고 있는 동안에는, MG2 발전 전력이 저전력에 의한 발전으로 된다. 이에 의해, 엔진 회전수 Ne가 제2 전환 차속 VSP2 미만에서의 「시리즈 HEV 모드」의 사이에는, 제2 모터 제너레이터 MG2의 과승온을 방지하면서, 최대한의 발전량을 확보하는 MG2 발전이 행해진다.

한편, MG2 과승온 방지 제어 중에 엔진 회전수 Ne가 제2 전환 차속 VSP2 이상이 되면 「EV 1st ICE 1st」이라는 변속단이 선택되고, 「시리즈 HEV 모드」로부터 「패러렐 HEV 모드」로의 모드 천이가 행해진다. 즉, 차속 VSP가 상승함으로써 엔진 회전수 Ne가 제2 전환 차속 VSP2 이상이 되면 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 발전이 정지되고, 「EV 1st ICE 1st」이라는 변속단이 선택되고, 「패러렐 HEV 모드」로 모드 천이하여 주행이 행해진다. 여기서, VSP≥VSP2가 되는 차속 VSP의 상승에는, 드라이버의 가속 조작이나 내리막 구배로의 이행 등에 의한 경우(S121, S124)뿐만 아니라, 추정 MG2 온도≥T2가 되었을 때의 MG1 가속(S130)에 의한 시스템 조작에 의한 강제적인 차속 상승이 포함된다.

이 「EV 1st ICE 1st」이라는 변속단에 의한 「패러렐 HEV 모드」에 의한 주행에서는, 도 12에 도시한 바와 같이, 제2 모터 제너레이터 MG2는 정지한 상태이다. 그리고, 제1 모터 제너레이터 MG1로부터 제3 걸림 결합 클러치 C3을 통해 구동륜(19)으로 흐르는 MG1 토크의 흐름과, 내연 기관 ICE로부터 제1 클러치 C1 및 제 3 클러치 C3을 통해 구동륜(19)으로 흐르는 ICE 토크의 흐름이 형성된다. 따라서, 제2 모터 제너레이터 MG2의 발전에 의한 온도 상승은 없으며, 제1 모터 제너레이터 MG1의 구동력과 내연 기관 ICE의 구동력을 맞춘 구동력에 의해 주행하는 하이브리드 주행이 된다.

이와 같이, MG2 과승온 방지 제어에서는, 「패러렐 HEV 모드」로 모드 천이하는 전환 차속이 제1 전환 차속 VSP1로부터 제2 전환 차속 VSP2(<VSP1)로 변경된다. 그리고, 차속 VSP가 제2 전환 차속 VSP2에 도달할 때까지의 사이에는, MG2 온도 상승을 억제하면서 효과적인 MG2 발전을 행한다. 또한, 차속 VSP가 제2 전환 차속 VSP2에 도달하면, 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 발전을 정지하고, 「시리즈 HEV 모드」로부터 「패러렐 HEV 모드」로 모드 천이하는 제어가 행해진다.

[모드 천이 제어의 특징 작용]

실시예 1에서는, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행 중, 제2 모터 제너레이터 MG2를 포함하는 제2 발전 시스템 온도의 상승이 예측되면, 전환 차속을, 온도 상승 판단 전의 제1 전환 차속 VSP1보다도 저속측의 제2 전환 차속 VSP2로 변경하는 구성으로 하였다.

즉, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행 중, 제2 발전 시스템 온도의 상승이 예측되면, 차속 VSP가 제1 전환 차속 VSP1에 도달하기 전의 제2 전환 차속 VSP2가 되는 타이밍에 제2 모터 제너레이터 MG2에서의 발전을 정지하고, 「패러렐 HEV 모드」로 모드 천이하는 제어가 행해진다. 이로 인해, 제2 모터 제너레이터 MG2에서의 발전 정지 타이밍이 조기화된다.

이 결과, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행 중, 제2 모터 제너레이터 MG2를 포함하는 제2 발전 시스템이 과승온(오버히트)이 되는 것이 방지된다.

실시예 1에서는, 전환 차속을 제1 전환 차속 VSP1로부터 제2 전환 차속 VSP2로 변경할 때, 노면 구배가 완만할수록 보다 저차속의 값으로 하는 구성으로 하였다. 즉, 노면 구배가 완만할수록 자립 운전 가능한 엔진 회전수가 저회전수이며, 노면 구배가 급경사가 될수록 자립 운전 가능한 엔진 회전수가 고회전수측으로 이행한다. 이 특성에 맞추기 위해서, 전환 차속의 값을 설정한다. 따라서, 노면 구배가 완만할수록 「패러렐 HEV 모드」의 주행 영역이 확대되고, 제2 모터 제너레이터 MG2를 포함하는 제2 발전 시스템이 과승온(오버히트)이 되는 것을 회피할 수 있는 주행 영역이 확대된다.

실시예 1에서는, 「요구 구동력(Driving Force)」과 「차속(VSP)」을 좌표축으로 하는 시프트 스케줄 맵(도 7)을 갖는다. 그리고, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행 중, 제2 모터 제너레이터 MG2의 온도 상승이 판단되면, 요구 구동력을 증가(MG1 가속)하는 구성으로 하였다.

즉, 저차속 주행이 오래 계속되고, 「패러렐 HEV 모드」로의 모드 천이가 지연되면, 제2 발전 시스템이 과승온(오버히트)이 될 가능성이 높아진다.

이에 반하여, 드라이버 조작이나 주행 환경의 변화가 아니라, 시스템 조작에 의해 요구 구동력을 증가해서 MG1 가속함으로써, 「패러렐 HEV 모드」로의 모드 천이가 재촉된다.

따라서, 저차속 주행이 오래 계속될 때, 시스템 조작에 의해 「패러렐 HEV 모드」로의 모드 천이를 재촉함으로써, 확실하게 제2 발전 시스템이 과승온(오버히트)이 되는 것이 회피된다.

실시예 1에서는, 요구 구동력을 증가하여 MG1 가속할 때, 노면 구배가 완만할수록 증가량을 작게 하는 구성으로 하였다.

즉, 드라이버 조작이나 주행 환경의 변화가 아니라, 시스템 조작에 의해 요구 구동력을 증가해서 MG1 가속하는 경우, 드라이버가 의도하지 않은 차량의 가속 거동이 되기 때문에, 운전자에게 위화감을 준다.

이에 반하여, 요구 구동력을 증가할 때, 노면 구배가 완만할수록 증가량, 즉, MG1 가속량을 작게 함으로써, 운전자에게 전달되는 위화감이 저감된다.

실시예 1에서는, 추정 MG2 온도가 제1 온도 임계값 T1 미만인 동안에는, 통상 출력으로 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 시리즈 발전을 실시한다. 추정 MG2 온도가 제1 온도 임계값 T1 이상이고 제2 온도 임계값 T2 미만인 동안에는, 통상 출력보다 저하시킨 출력으로 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 시리즈 발전을 실시한다. 그리고, 추정 MG2 온도가 제2 온도 임계값 T2 이상이 되면 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 시리즈 발전을 정지하는 구성으로 하였다.

즉, 온도 임계값을 단계적으로 설치함으로써, 제2 모터 제너레이터 MG2의 온도 상승이 억제되고, 대부분의 시간에 있어서 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행이 가능해진다.

따라서, 저차속에서의 주행이 계속될 때, 제2 발전 시스템이 과승온이 되는 것을 방지하면서, MG2 발전량의 확보에 의해 연비 성능의 향상에 기여한다.

다음으로, 효과를 설명한다.

실시예 1의 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치에 있어서는, 하기에 열거하는 효과가 얻어진다.

(1) 구동륜(19)에 기계적으로 결합 가능한 제1 전동기(제1 모터 제너레이터 MG1)와, 내연 기관 ICE에 기계적으로 결합되는 제2 전동기(제2 모터 제너레이터 MG2)와, 제1 전동기와 제2 전동기에 전기적으로 결합되는 배터리(강전 배터리(3))를 구비하고,

배터리(강전 배터리(3))의 충전 용량(배터리 SOC)이 소정값(발전 요구 임계값 A) 이하일 때, 제2 전동기(제2 모터 제너레이터 MG2)에서 발전한 전력과 배터리 전력이 공급되는 제1 전동기(제1 모터 제너레이터 MG1)를 구동원으로 하는 「시리즈 HEV 모드」에서 주행하는 하이브리드 차량에 있어서,

「시리즈 HEV 모드」에서의 주행 중, 차속 VSP가 전환 차속이 되면, 제2 전동기(제2 모터 제너레이터 MG2)에서의 발전을 정지하고, 제1 전동기(제1 모터 제너레이터 MG1)와 내연 기관 ICE를 구동원으로 하는 「패러렐 HEV 모드」로 모드 천이하는 제어를 행하는 모드 천이 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))를 설치하고,

모드 천이 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행 중, 제2 전동기(제2 모터 제너레이터 MG2)를 포함하는 제2 발전 시스템 온도의 상승이 예측되면, 전환 차속을, 온도 상승 판단 전의 제1 전환 차속 VSP1보다도 저속측의 제2 전환 차속 VSP2로 변경한다(도 6의 S120).

이로 인해, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행 중, 제2 전동기(제2 모터 제너레이터 MG2)를 포함하는 제2 발전 시스템이 과승온이 되는 것을 방지할 수 있다.

(2) 모드 천이 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는, 전환 차속을 제1 전환 차속 VSP1로부터 제2 전환 차속 VSP2로 변경할 때, 노면 구배가 완만할수록 보다 저차속의 값으로 한다(도 8).

이로 인해, (1)의 효과 외에도, 노면 구배가 완만할 때일수록, 제2 모터 제너레이터 MG2를 포함하는 제2 발전 시스템이 과승온이 되는 것을 회피하는 주행 영역을 확대할 수 있다.

(3) 모드 천이 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는, 요구 구동력(Driving Force)과 차속(VSP)을 좌표축으로 하는 모드 천이 맵(도 7의 시프트 스케줄 맵)을 갖고, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행 중, 제2 전동기(제2 모터 제너레이터 MG2)의 온도 상승이 판단되면, 요구 구동력을 증가한다(도 6의 S130).

이로 인해, (1) 또는 (2)의 효과 외에도, 저차속 주행이 오래 계속될 때, 시스템 조작에 의해 「패러렐 HEV 모드」로의 모드 천이를 재촉함으로써, 확실하게 제2 발전 시스템이 과승온이 되는 것을 회피할 수 있다.

(4) 모드 천이 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는, 요구 구동력(Driving Force)을 증가할 때(도 6의 S130), 노면 구배가 완만할수록 증가량을 작게 한다(도 9).

이로 인해, (3)의 효과 외에도, 요구 구동력을 증가할 때, 노면 구배가 완만할수록 증가량(MG1 가속량)을 작게 함으로써, 운전자에게 전달되는 위화감을 저감할 수 있다.

(5) 모드 천이 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는, 제2 발전 시스템 온도(추정 MG2 온도)를 판단하는 온도 임계값으로서, 제1 온도 임계값 T1과, 제1 온도 임계값 T1보다도 고온측의 제2 온도 임계값 T2를 설정하고,

제2 발전 시스템 온도(추정 MG2 온도)가 제1 온도 임계값 T1 미만인 동안에는, 통상 출력으로 제2 전동기(제2 모터 제너레이터 MG2)에 의한 시리즈 발전을 실시하고, 제2 발전 시스템 온도(추정 MG2 온도)가 제1 온도 임계값 T1 이상에서 제2 온도 임계값 T2 미만인 동안에는, 통상 출력보다 저하시킨 출력으로 제2 전동기(제2 모터 제너레이터 MG2)에 의한 시리즈 발전을 실시하고, 제2 발전 시스템 온도(추정 MG2 온도)가 제2 온도 임계값 T2 이상이 되면 제2 전동기(제2 모터 제너레이터 MG2)에 의한 시리즈 발전을 정지한다(도 6의 S121 내지 S131).

이로 인해, (1) 내지 (4)의 효과 외에도, 저차속에서의 주행이 계속될 때, 제2 발전 시스템이 과승온이 되는 것을 방지하면서, MG2 발전량의 확보에 의해 연비 성능의 향상에 기여할 수 있다.

이상, 본 발명의 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치를 실시예 1에 기초하여 설명해 왔지만, 구체적인 구성에 대해서는, 이 실시예 1로 한정되는 것이 아니라, 청구범위의 각 청구항에 따른 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 설계의 변경이나 추가 등은 허용된다.

실시예 1에서는, 도 5의 스텝 S11에 있어서, 차속 VSP의 변화를 감시하고, 제1 전환 차속 VSP1에서의 「패러렐 HEV 모드」로의 모드 천이가 가능한지 여부를 예측 판단하는 예를 나타내었다. 그러나, 도 5의 스텝 S11에 있어서는, 「차속 VSP」 대신에 「엔진 회전수 Ne」를 사용하고, 엔진 회전수 Ne의 변화를 감시하고, 엔진 회전수 Ne1이, 제1 전환 차속 VSP1에 상당하는 엔진 회전수 임계값(예를 들어, 1000rpm)에서의 「패러렐 HEV 모드」로의 모드 천이가 가능한지 여부를 예측 판단하는 예로 해도 된다.

실시예 1에서는, 모드 천이 컨트롤러로서, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행 중, 제2 전동기를 포함하는 제2 발전 시스템 온도의 상승을, 연속 발전 허가 시간을 사용하고, 제1 전환 차속 VSP1에서의 모드 천이가 가능한지 여부에 의해 예측하는 예를 나타내었다. 그러나, 모드 천이 컨트롤러로서는, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행 중, 검출 또는 추정한 제2 전동기 온도의 시간축에 의한 변화 상태를 감시하고, 제2 전동기를 포함하는 제2 발전 시스템 온도의 상승을 예측하는 예로 해도 된다.

실시예 1에서는, 제2 발전 시스템 온도의 정보로서, 연산에 의해 구한 추정 MG2 온도를 사용하는 예를 나타내었다. 그러나, 제2 발전 시스템 온도의 정보로서는, 센서에 의해 검출한 MG2 온도나 제2 인버터 온도나 정션 박스 온도나 강전 배터리 온도 등과 같이 제2 발전 시스템의 검출 온도를 사용하는 예로 해도 된다.

실시예 1에서는, 본 발명의 모드 천이 제어 장치를, 구동계 구성 요소로서, 1개의 엔진과, 2개의 모터 제너레이터와, 3개의 걸림 결합 클러치를 갖는 다단 기어 변속기를 구비한 하이브리드 차량에 적용하는 예를 나타내었다. 그러나, 본 발명의 모드 천이 제어 장치는, 변속기의 유무를 막론하고, 「시리즈 HEV 모드」와 「패러렐 HEV 모드」를 선택 가능한 하이브리드 차량에 대해서도 적용할 수 있다.

Claims (5)

1. 구동륜에 기계적으로 결합 가능한 제1 전동기와, 내연 기관에 기계적으로 결합되는 제2 전동기와, 상기 제1 전동기와 상기 제2 전동기에 전기적으로 결합되는 배터리를 구비하고,
   상기 배터리의 충전 용량이 소정값 이하일 때, 상기 제2 전동기에서 발전한 전력과 배터리 전력이 공급되는 상기 제1 전동기를 구동원으로 하는 시리즈 HEV 모드에서 주행하는 하이브리드 차량에 있어서,
   상기 시리즈 HEV 모드에서의 주행 중, 차속이 전환 차속이 되면, 상기 제2 전동기에서의 발전을 정지하고, 상기 제1 전동기와 상기 내연 기관을 구동원으로 하는 패러렐 HEV 모드로 모드 천이하는 제어를 행하는 모드 천이 컨트롤러를 설치하고,
   상기 모드 천이 컨트롤러는, 상기 시리즈 HEV 모드에서의 주행 중, 상기 제2 전동기를 포함하는 제2 발전 시스템 온도의 상승이 예측되면, 상기 전환 차속을, 온도 상승 판단 전의 제1 전환 차속보다도 저속측의 제2 전환 차속으로 변경하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 모드 천이 컨트롤러는, 상기 전환 차속을 제1 전환 차속으로부터 제2 전환 차속으로 변경할 때, 노면 구배가 완만할수록 보다 저차속의 값으로 하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 모드 천이 컨트롤러는, 요구 구동력과 차속을 좌표축으로 하는 모드 천이 맵을 갖고, 상기 시리즈 HEV 모드에서의 주행 중, 상기 제2 전동기의 온도 상승이 판단되면, 상기 요구 구동력을 증가하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 모드 천이 컨트롤러는, 상기 요구 구동력을 증가할 때, 노면 구배가 완만할수록 증가량을 작게 하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치.
5. 제1항 내지 제4항에 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 모드 천이 컨트롤러는, 상기 제2 발전 시스템 온도를 판단하는 온도 임계값으로서, 제1 온도 임계값과, 상기 제1 온도 임계값보다도 고온측의 제2 온도 임계값을 설정하고,
   상기 제2 발전 시스템 온도가 상기 제1 온도 임계값 미만인 동안에는, 통상 출력으로 상기 제2 전동기에 의한 시리즈 발전을 실시하고, 상기 제2 발전 시스템 온도가 상기 제1 온도 임계값 이상이고 상기 제2 온도 임계값 미만인 동안에는, 통상 출력보다 저하시킨 출력으로 상기 제2 전동기에 의한 시리즈 발전을 실시하고, 상기 제2 발전 시스템 온도가 상기 제2 온도 임계값 이상이 되면 상기 제2 전동기에 의한 시리즈 발전을 정지하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치.

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