KR20180002856A

KR20180002856A - 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치

Info

Publication number: KR20180002856A
Application number: KR1020177035729A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 츠키자키; 료헤이 도요타
Original assignee: 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2018-01-08
Also published as: JPWO2016194172A1; MY168268A; US20180141426A1; KR101849061B1; EP3305615A1; BR112017025582A2; BR112017025582B1; JP6477874B2; MX363874B; EP3305615B1; WO2016194172A1; CA2988042A1; EP3305615A4; CN107614342A; CN107614342B; CA2988042C; RU2669660C1; MX2017015341A; US10279673B2

Abstract

주행 중에 시리즈 주행 모드로부터 패러렐 주행 모드로 모드 천이할 때, 운전자에게 전달되는 위화감을 저감시키는 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치를 제공한다. 시리즈 주행 모드와 패러렐 주행 모드의 모드 천이가 가능한 하이브리드 차량에 있어서, 시리즈 주행 모드로부터 패러렐 주행 모드로의 모드 천이 시(S5), 모드 천이에 수반되는 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 소정 임계값 ΔNE_TH 이하로 되는 변속단을 선택한다(S9).

Description

하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치

본 발명은, 시리즈 주행 모드로부터 패러렐 주행 모드로의 모드 천이를 변속기의 변속에 의해 행하는 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치에 관한 것이다.

종래부터, 모터 동력만을 사용해서 구동륜을 구동하는 시리즈 주행 모드와, 모터 동력과 엔진 동력을 사용해서 구동륜을 구동하는 패러렐 주행 모드를 구비하고, 차량의 주행 상태에 기초하여 이들 주행 모드를 선택하는 제어 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 특허공개 제2005-226810호 공보

종래 장치에 있어서는, 예를 들어 구동 토크가 요구되는 발진 시에는 시리즈 주행 모드가 설정되고, 차속의 상승에 수반되어 고출력이 요구되게 되면 패러렐 주행 모드가 설정된다. 그러나, 시리즈 주행 모드로부터 패러렐 주행 모드로 전환할 때, 엔진 회전수의 변화가 크면 운전자에게 위화감을 줄 우려가 있다.

본 발명은, 상기 문제에 착안하여 이루어진 것으로, 주행 중에 시리즈 주행 모드로부터 패러렐 주행 모드로 모드 천이할 때, 운전자에게 전달되는 위화감을 저감시키는 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치는, 동력원에 제1 전동기와 제2 전동기와 내연 기관을 구비하고, 동력원으로부터의 출력을 변속하여 구동륜에 전달 가능한 변속기를 구비한다.

당해 변속기는, 내연 기관에 의한 구동으로 제2 전동기를 발전하면서 제1 전동기에 의해 구동륜을 구동하는 시리즈 주행 모드와, 제1 전동기와 내연 기관의 양쪽에서 구동륜을 구동하는 패러렐 주행 모드의 모드 천이를 가능하게 한다.

이 하이브리드 차량에 있어서, 모드 천이의 요구가 있으면, 내연 기관의 출력을 변속하는 ICE 변속단을 전환하는 모드 천이 컨트롤러를 설치한다.

모드 천이 컨트롤러는, 시리즈 주행 모드로부터 패러렐 주행 모드로의 모드 천이 시, ICE 변속단으로서, 모드 천이에 수반되는 내연 기관의 회전수 변화량이 소정 임계값 이하로 되는 변속단을 선택한다.

즉, 모드 천이를 실행하면, 내연 기관의 기관 회전수는, 제2 전동기에 의한 발전을 확보하기 위한 발전 회전수(시리즈 주행 모드에서의 기관 회전수)로부터, 주행 차속과 ICE 변속단의 변속비에 의해 정해지는 회전수(패러렐 주행 모드에서의 기관 회전수)로 전환된다.

본 발명에 있어서는, 이때, ICE 변속단으로서, 모드 천이에 수반되는 내연 기관의 회전수 변화량이 소정 임계값 이하로 되는 변속단이 선택된다.

이 결과, 시리즈 주행 모드로부터 패러렐 주행 모드로 모드 천이할 때, 운전자에게 전달되는 위화감을 저감시킬 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 변속 패턴을 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 변속 패턴을 나타내는 변속 패턴도이다.
도 5는, 실시예 1의 변속기 컨트롤 유닛에서 실행되는 모드 천이 제어 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 6은, 실시예 1의 변속기 컨트롤 유닛에서 실행되는 모드 천이 제어 처리의 사고 방식을 나타내는 모드 전환 맵 개요도이다.
도 7은, 실시예 1의 모드 천이 제어 처리 실행 시에 있어서의 ICE 변속단의 선택 방법을 나타내는 변속 맵 개요도이다.
도 8은, 실시예 1의 모드 천이 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량에 있어서, 시리즈 주행 중의 내연 기관 회전수를 나타내는 설명도이다.
도 9a는, 시리즈 HEV 모드의 변속 패턴이 선택되었을 때의 다단 기어 변속기에 있어서의 ICE 토크 및 MG1 토크의 흐름을 나타내는 토크 흐름도이다.
도 9b는, 패러렐 HEV 모드의 변속 패턴의 일례로서, 「EV 1st ICE 3rd」가 선택되었을 때의 다단 기어 변속기에 있어서의 MG1 토크의 흐름을 나타내는 토크 흐름도이다.
도 10은, 도 5의 흐름도의 실행 시에 있어서의 각 특성을 나타내는 타임차트이다.
도 11은, 실시예 2의 모드 천이 제어 처리 실행 시에 있어서의 ICE 변속단의 선택 방법을 나타내는 변속 맵 개요도이다.

이하, 본 발명의 전동 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 엔진(내연 기관)과, 2개의 모터 제너레이터와, 3개의 걸림 결합 클러치를 갖는 다단 기어 변속기를 구비한 하이브리드 차량(전동 차량의 일례)에 적용한 것이다. 이하, 실시예 1에 있어서의 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치의 구성을, 「전체 시스템 구성」, 「변속 제어계 구성」, 「변속 패턴 구성」, 「모드 천이 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 MG1(전동기)과, 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 기어 쌍을 갖는 상시 맞물림식 변속기이며, 변속기 케이스(10) 내에 서로 평행으로 배치되고, 기어가 설치되는 6개의 기어축(11 내지 16)과, 기어 쌍을 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 맞물리고, 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.

상기 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 거쳐 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 적절하게 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 변속 패턴을 전환하는 변속 제어를 행한다. 이 변속 제어에서는, 걸림 결합 클러치 C1, C2, C3을 선택적으로 맞물림 체결/해방시키고, 복수 쌍의 기어 쌍으로부터 동력 전달에 관여하는 기어 쌍을 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 등으로 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 채용하기 때문에 끌림 현상을 저감시킴으로써 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. 또한, 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) 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.

[변속 패턴 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 어시스트 함으로써 ICE 변속단(내연 기관 ICE의 변속단)을 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 변속 패턴 구성을 설명한다.

변속 패턴의 사고 방식은, 도 3에 도시한 바와 같이, 차속 VSP가 소정 차속 VSP0 이하의 발진 영역에서는, 다단 기어 변속기(1)가 회전 차 흡수 요소를 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(패러렐 주행 모드)」에 의해 대응한다고 하는 변속 패턴의 사고 방식을 채용한다. 즉, 차속 VSP의 상승에 따라서, ICE 변속단은, (ICE 1st→) ICE 2nd→ICE 3rd→ICE 4th로 변속단이 이행하고, EV 변속단(제1 모터 제너레이터 MG1의 변속단)은, EV 1st→EV 2nd로 변속단이 이행한다. 따라서, 상기 변속 패턴의 사고 방식에 기초하여, 변속 패턴을 전환하는 변속 요구를 내기 위한 변속 맵을 작성한다.

또한, 도 3에 도시한 변속 맵은, 연비와 전비의 효율로부터 작성된 것이며, 강전 배터리(3)의 배터리 잔량 SOC(State of Charge)에 과부족이 없는 상태에 있어서 사용된다. 또한, 도시는 생략하였지만, 변속기 컨트롤 유닛(23)은, 강전 배터리(3)의 배터리 잔량 SOC(State of Charge)에 대응하여 복수의 변속 맵을 갖는다.

걸림 결합 클러치 C1, C2, C3을 갖는 다단 기어 변속기(1)에 의해 얻는 것이 가능한 변속 패턴은 도 4에 도시한 바와 같다. 또한, 도 4 중의 「Lock」는, 변속 패턴으로서 성립되지 않는 인터로크 패턴을 나타내고, 「EV-」는, 제1 모터 제너레이터 MG1이 구동륜(19)에 구동 연결되지 않은 상태를 나타내고, 「ICE-」는, 내연 기관 ICE가 구동륜(19)에 구동 연결되지 않은 상태를 나타낸다. 그리고, 변속 제어에서는, 도 4에 도시한 변속 패턴의 전부를 사용할 필요는 없으며, 이들의 변속 패턴으로부터 필요에 따라 선택해도 물론 된다. 이하, 각 변속 패턴에 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 변속 패턴으로 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 변속 패턴은, 정차 중, 내연 기관 ICE에 의해 제1 모터 제너레이터 MG1에서 발전하는 MG1 아이들 발전 시, 또는 MG1 발전에 MG2 발전을 가한 더블 아이들 발전 시에 선택되는 패턴이다. 「Neutral」이라는 변속 패턴은, 정차 중, 내연 기관 ICE에 의해 제2 모터 제너레이터 MG2에서 발전하는 MG2 아이들 발전 시에 선택되는 패턴이다.

제2 걸림 결합 클러치 C2가 「N」이고, 제3 걸림 결합 클러치 C3이 「Left」일 때, 제1 걸림 결합 클러치 C1의 위치에 따라 다음의 변속 패턴으로 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-」라는 변속 패턴은, 내연 기관 ICE를 정지하여 제1 모터 제너레이터 MG1에서 주행하는 「EV 모드」의 패턴, 또는 내연 기관 ICE에 의해 제2 모터 제너레이터 MG2에서 발전하면서, 제1 모터 제너레이터 MG1에서 1속 EV 주행을 행하는 「시리즈 HEV 모드(시리즈 주행 모드. 도 4 등에 있어서 「Se-HEV」라고 나타냄)」라는 패턴이다.

예를 들어, 「EV 1st ICE-」에 의한 「시리즈 HEV 모드」를 선택한 주행 중, 구동력 부족에 의한 감속에 기초하여 제1 걸림 결합 클러치 C1을 「N」으로부터 「Left」로 전환한다. 이 경우, 구동력이 확보되는 「EV 1st ICE 1st」라는 변속 패턴에 의한 「패러렐 HEV 모드(1속)」의 주행으로 이행한다.

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.

예를 들어, 「EV 1st ICE-」에 의한 「시리즈 HEV 모드」를 선택한 1속 EV 주행 중에 구동력 요구가 높아짐으로써, 제2 걸림 결합 클러치 C2를 「N」으로부터 「Left」로 전환한다. 이 경우, 구동력이 확보되는 「EV 1st ICE 2nd」라는 변속 패턴에 의한 「패러렐 HEV 모드」의 주행으로 이행한다.

제2 걸림 결합 클러치 C2가 「Left」이고, 제3 걸림 결합 클러치 C3이 「N」일 때, 제1 걸림 결합 클러치 C1의 위치에 따라 다음의 변속 패턴으로 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.

예를 들어, 「EV 1st ICE 2nd」에 의한 변속 패턴을 선택한 「패러렐 HEV 모드」에서의 주행 중, 업 변속 요구에 따라서 제3 걸림 결합 클러치 C3을 「Left」로부터 「N」을 경과해서 「Right」로 전환한다. 이 경우, EV 변속단을 2속단으로 하는 「EV 2nd ICE 2nd」라는 변속 패턴에 의한 「패러렐 HEV 모드」의 주행으로 이행한다.

예를 들어, 「EV 2nd ICE 4th」에 의한 변속 패턴을 선택한 「패러렐 HEV 모드」에서의 주행 중, 다운 변속 요구에 따라서 제2 걸림 결합 클러치 C2를 「Right」로부터 「N」을 경과해서 「Left」로 전환한다. 이 경우, ICE 변속단을 2속단으로 하는 「EV 2nd ICE 2nd」라는 변속 패턴에 의한 「패러렐 HEV 모드」의 주행으로 이행한다.

제2 걸림 결합 클러치 C2가 「N」이고, 제3 걸림 결합 클러치 C3이 「Right」일 때, 제1 걸림 결합 클러치 C1의 위치에 따라 다음의 변속 패턴으로 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-」라는 변속 패턴은, 내연 기관 ICE를 정지하여 제1 모터 제너레이터 MG1에서 주행하는 「EV 모드」의 패턴, 또는 내연 기관 ICE에 의해 제2 모터 제너레이터 MG2에서 발전하면서, 제1 모터 제너레이터 MG1에서 2속 EV 주행을 행하는 「시리즈 HEV 모드」의 패턴이다.

예를 들어, 「EV 2nd ICE 2nd」에 의한 변속 패턴을 선택한 「패러렐 HEV 모드」에서의 주행 중, 업 변속 요구에 따라서 제2 걸림 결합 클러치 C2를 「Left」로부터 「N」으로 전환하고, 제1 걸림 결합 클러치 C1을 「N」으로부터 「Right」로 전환한다. 이 경우, ICE 변속단을 3속단으로 하는 「EV 2nd ICE 3rd」라는 변속 패턴에 의한 「패러렐 HEV 모드」의 주행으로 이행한다.

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 변속 패턴으로 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.

[모드 천이 제어 처리 구성]

도 5는, 실시예 1의 변속기 컨트롤 유닛(23)(모드 천이 컨트롤러)에 의해 실행되는 모드 천이 제어 처리의 흐름을 나타낸다. 보다 구체적으로는, 도 5는, 시리즈 HEV 모드(시리즈 주행 모드)로부터 패러렐 HEV 모드(패러렐 주행 모드. 도 5등에 있어서 「P-HEV」라고 나타냄)로 모드를 전환하는 경우의 처리의 흐름을 나타낸다.

이하, 모드 천이 제어 처리 구성의 일례를 나타내는 도 5의 각 스텝에 대하여 설명한다. 또한, 도 5의 처리는 차량이 시리즈 HEV 모드에서 주행 중에 반복하여 실행된다.

스텝 S1에서는, 패러렐 HEV 모드로의 모드 전환 지령이 출력되었는지 여부를 판단한다. 패러렐 HEV 모드로의 전환 지령은, 차속과 구동력을 파라미터로 하고, 도 6에 도시한 모드 전환 맵에 기초하여 출력된다.

즉, 차속과 구동력의 변화에 수반되어, 운전점이 도 6에 도시한 모드 전환 경계선을 넘는 경우, 스텝 S1에 있어서의 모드 전환 지령이 출력된다.

여기서, 도 6에 도시한 모드 전환 경계선은, 강전 배터리(3)의 SOC에 대응하여 적절히 변경된다. 즉, 강전 배터리(3)의 SOC가 낮을수록 조기에 내연 기관 ICE를 구동원으로서 이용할 것이 요망되기 때문에, 모드 전환 경계선은 보다 저속측(도시 좌측)으로 시프트된다.

스텝 S1의 판단이 '예'(패러렐 HEV 모드로의 전환 지령 있음)인 경우에는 스텝 S2로 진행되고, 액셀러레이터 개방도 APO가 제1 소정 개방도 미만인지 여부를 판단한다. 제1 소정 개방도는, 운전자에 의한 차량의 가속 요구가 커서, 요구 구동력이 높다고 판단할 수 있는 값으로 설정된다. 바꾸어 말하면, 요구 구동력을 우선하여 변속 제어를 실행할 필요성이 높다고 판단할 수 있는 값으로 설정된다.

또한, 액셀러레이터 개방도 APO는, 액셀러레이터 개방도 센서(72)의 출력으로부터 얻을 수 있다. 또한, 스텝 S1의 판단이 '아니오'(패러렐 HEV 모드로의 전환 지령 없음)인 경우에는, 이하의 처리를 스킵해서 프로그램을 종료한다.

스텝 S2의 판단이 '예'(액셀러레이터 개방도 APO<제1 소정 개방도)인 경우에는 스텝 S3으로 진행되고, 액셀러레이터 개방도 APO가 제1 소정 개방도보다도 작은 값으로 설정되는 제2 소정 개방도 이상인지 여부를 판단한다. 제2 소정 개방도는, 차량이 저속 주행 중이며 요구 구동력이 낮다고 판단할 수 있는 값으로 설정된다. 바꾸어 말하면, 운전자에게 위화감을 주기 쉬운 영역이라고 판단할 수 있는 값으로 설정된다.

스텝 S3의 판단이 '예'(액셀러레이터 개방도 APO≥제2 소정 개방도)인 경우에는 스텝 S4로 진행되고, 패러렐 HEV 모드 천이 후의 ICE 변속단으로서, 모드 천이에 수반되는 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 소정 임계값 ΔNE_TH 이하로 되는 변속단, 보다 바람직하게는, 모드 천이에 수반되는 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 가장 작아지는 변속단을 선택한다.

즉, 실시예 1에 따른 변속기 컨트롤 유닛(23)은, 통상의 변속에 있어서는 도 3에 도시한 변속 맵을 사용하여 ICE 변속단을 선택한다. 그러나, 시리즈 HEV 모드로부터 패러렐 HEV 모드로 천이하는 경우에 있어서는, 변속기 컨트롤 유닛(23)은, 연비와 전비의 효율로 작성된 도 3에 도시한 변속 맵이 아니라, 모드 천이에 수반되는 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE에 기초하여 ICE 변속단을 선택한다.

스텝 S4에 있어서의 ICE 변속단의 선택에 대하여, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 내연 기관 ICE의 변속 맵이다. 도 6에 있어서, 시리즈 HEV 모드로부터 패러렐 HEV 모드로의 모드 천이 시에 있어서의 운전점이, 예를 들어 운전 점 A(차속 V1)인 경우를 생각한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 변속기 컨트롤 유닛(23)은, 패러렐 HEV 모드 천이 후의 ICE 변속단으로서, ICE1속, ICE2속, ICE3속, ICE4속을 선택할 수 있다. 운전 점 A(차속 V1)로 모드 천이하는 경우, 패러렐 HEV 모드 천이 후의 ICE 변속단으로서 ICE1속을 선택하면 내연 기관 ICE의 회전수 변화량은 ΔNE1로 된다. 마찬가지로, ICE2속을 선택하면 회전수 변화량은 ΔNE2, ICE3속을 선택하면 회전수 변화량은 ΔNE3, ICE4속을 선택하면 회전수 변화량은 ΔNE4로 된다.

도 7에 도시한 바와 같이, 이 중 소정 임계값 ΔNE_TH 이하로 되는 변속단은 ICE2속, ICE3속이다. 따라서, 변속기 컨트롤 유닛(23)은, 스텝 S4에 있어서, ICE2속 또는 ICE3속 중 어느 하나(보다 바람직하게는, 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 가장 작아지는 ICE3속)를 선택한다.

또한, 소정 임계값 ΔNE_TH는, 모드 천이 시의 차속에 대응하고, 운전자에게 전달되는 위화감에 기초하여 적절히 설정된다. 구체적으로는, 차속이 낮은 경우에는 내연 기관 ICE의 회전수 변화에 대해서 운전자가 위화감을 느끼기 쉽기 때문에, 소정 임계값 ΔNE_TH는 작은 값으로 설정된다. 한편, 차속이 비교적 높은 경우에는 내연 기관 ICE의 회전수 변화에 대해서 운전자가 위화감을 느끼기 어려워지기 때문에, 소정 임계값 ΔNE_TH를 비교적 큰 값으로 설정할 수 있다.

즉, 소정 임계값 ΔNE_TH는, 차량의 소리·진동 성능을 확보할 수 있는 값이 되도록 차속에 대응하여 설정된다.

스텝 S4에서 패러렐 HEV 모드 천이 후의 ICE 변속단을 선택하면, 계속해서 스텝 S5로 진행된다. 스텝 S5에서는, 스텝 S4에서 선택한 ICE 변속단으로의 변속을 실행하여 패러렐 HEV 모드로 주행 모드를 전환하고, 프로그램을 종료한다.

한편, 스텝 S2에서 '아니오'(액셀러레이터 개방도 APO≥제1 소정 개방도)인 경우, 즉, 운전자로부터의 가속 요구가 높다고 판단되는 경우에는 스텝 S6으로 진행된다. 스텝 S6에서는, 소리·진동 성능에 기초하여 패러렐 HEV 모드로 모드 천이한 경우, 모드 천이 후의 구동력이, 액셀러레이터 개방도 APO 등에 대응하여 산출되는 요구 구동력 미만으로 되는지 여부를 판단한다. 즉, 패러렐 HEV 모드로의 전환에 있어서, 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 소정 임계값 ΔNE_TH 이하로 되는 ICE 변속단으로 변속하면, 구동력이 부족한지 여부를 판단한다.

도 7의 예에서 나타내자면, 상기한 바와 같이, 차량의 소리·진동 성능을 확보할 수 있는 ICE 변속단은 ICE2속과 ICE3속으로 된다. 따라서, 스텝 S6에서는, ICE2속 또는 ICE3속에 의해 실현할 수 있는 구동력이, 모두 운전자의 요구 구동력 미만으로 되는지 여부를 판단한다.

스텝 S6의 판단이 '예'(구동력 부족)인 경우에는 스텝 S7로 진행되고, 요구 구동력에 기초하여 ICE 변속단을 선택한다. 즉, 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 소정 임계값 ΔNE_TH 이상으로 되는 경우라도, 요구 구동력을 만족할 수 있는 ICE 변속단을 선택한다. 또한, 스텝 S6의 판단이 '예'로 되고, 요구 구동력에 기초하여 ICE 변속단을 선택하는 경우에 있어서도, 선택 가능한 변속단이 복수 있는 경우에는, 그 중에서 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 가장 작아지는 변속단을 선택한다.

계속해서 스텝 S5로 진행되고, 스텝 S7에서 선택한 ICE 변속단으로의 변속을 실행하여 패러렐 HEV 모드로 주행 모드를 전환한 후, 프로그램을 종료한다.

또한, 스텝 S6의 판단이 '아니오'(요구 구동력을 만족함)인 경우에는 스텝 S4로 되돌아간다. 또한, S6으로부터 S4로 처리가 진행된 경우에는, 요구 구동력을 만족하는 ICE 변속단이며, 또한, 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 소정 임계값 이하 ΔNE_TH로 되는 ICE 변속단(보다 바람직하게는, 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 가장 작아지는 ICE 변속단)을 선택한다.

따라서, 도 7에 도시한 예에 있어서, ICE3속에서는 구동력이 부족한 한편, ICE2속이면 요구 구동력을 만족한 경우이면, ICE2속을 선택한다.

또한, 스텝 S3에서 '아니오'(액셀러레이터 개방도 APO<제2 소정 개방도)인 경우, 즉 차량이 저속 주행 중이며 요구 구동력이 낮다고 판단되는 경우, 스텝 S8로 진행된다. 스텝 S8에서는, 내연 기관 ICE의 회전수 NE가 소정 회전수 이상인지 여부를 판단한다. 소정 회전수는, 현재의 차속과 액셀러레이터 개방도 APO에 기초하여, 소리·진동 성능을 고려하여 설정된다. 즉, 현재의 차속과 액셀러레이터 개방도 APO에 비하여, 운전자에게 위화감을 줄 수 있는 회전수로 설정된다.

도 8은, 시리즈 HEV 모드에서의 엔진 회전수 NE를 나타낸다. 상기한 바와 같이, 시리즈 HEV 모드에서는, 내연 기관 ICE에 의해 제2 모터 제너레이터 MG2에서 발전을 한다. 따라서, 실시예 1에 있어서는, 시리즈 HEV 모드에서 주행 중, 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 발전을 확보하기 위한 발전 회전수를 유지하도록 하고 있다.

이로 인해, 실시예 1에 따른 하이브리드 차량에 있어서 시리즈 HEV 모드에서 저속 주행을 하면, 내연 기관 ICE의 회전수 NE(발전 회전수)가, 통상의 차량에 있어서 차속과 액셀러레이터 개방도 APO로부터 산출되는 목표 회전수에 비해서 높아지게 되어, 소리·진동 성능상 운전자에게 위화감을 주는 경우가 있다.

따라서, 스텝 S8의 소정 회전수는, 시리즈 HEV 모드에서의 내연 기관 ICE의 회전수 NE(발전 회전수)가 현재 차량의 주행 상태에 비해서 높아, 운전자에게 위화감을 줄 수 있다고 판단할 수 있는 값으로 설정된다.

스텝 S8에서 '예'(내연 기관 ICE의 회전수 NE≥소정 회전수)인 경우에는 스텝 S9로 진행된다. 스텝 S9에서는, 패러렐 HEV 모드 천이 후의 내연 기관 ICE의 회전수 NE가 최소로 되는 변속단(실시예 1에 있어서는, ICE4속)을 선택한다.

계속해서 스텝 S5로 진행되고, 스텝 S9에서 선택한 ICE 변속단으로의 변속을 실행하여 패러렐 HEV 모드로 주행 모드를 전환한 후, 프로그램을 종료한다.

또한, 스텝 S8에서 '아니오'(내연 기관 ICE의 회전수 NE<소정 회전수)인 경우에는 스텝 S4로 되돌아가서 상기한 처리를 행한다.

다음으로, 작용을 설명한다.

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

[모드 천이 제어 처리 작용]

이하, 도 5에 도시한 흐름도에 기초하여, 모드 천이 제어 처리 작용을 설명한다.

시리즈 HEV 모드(시리즈 주행 모드)에서 주행 중, 패러렐 HEV 모드(패러렐 주행 모드)로의 모드 전환 지령이 출력되면, 도 5의 흐름도에 있어서, 스텝 S1→ 스텝 S2로 진행된다. 액셀러레이터 개방도 APO가 제2 소정 개방도 이상 제1 소정 개방도 미만일 때는, 스텝 S2→ 스텝 S3→ 스텝 S4로 진행되고, 모드 천이에 수반되는 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 소정 임계값 ΔNE_TH 이하로 되는(보다 바람직하게는, 회전수 변화량 ΔNE가 가장 작아지는) ICE 변속단을 선택한다.

이 결과, 시리즈 HEV 모드로부터 패러렐 HEV 모드로의 모드 전환에 수반되는 내연 기관 ICE의 회전수 변화를 억제할 수 있다. 따라서, 모드 전환에 수반되는 소리·진동 성능을 향상시킬 수 있어, 운전자에게 전달되는 위화감을 저감시킬 수 있다.

또한, 모드 전환 지령 출력 시의 액셀러레이터 개방도 APO가 제1 소정 개방도 이상인 경우(가속 요구가 높다고 판단되는 경우)에는, 도 5의 흐름도에 있어서, 스텝 S1→ 스텝 S2→ 스텝 S6으로 진행된다. 여기서, 소리·진동 성능에 기초하여 ICE 변속단을 선택하면, 모드 천이 후에 요구 구동력을 만족할 수 없다고 판단되는 경우에는 스텝 S7로 진행되고, 요구 구동력에 기초하여 ICE 변속단을 선택한다.

이 결과, 모드 천이 후의 구동력 부족을 방지할 수 있다.

또한, 모드 전환 지령 출력 시의 액셀러레이터 개방도 APO가 제2 소정 개방도 미만인 경우(차량이 저속 주행 중이며 요구 구동력이 낮다고 판단되는 경우)에는, 도 5의 흐름도에 있어서, 스텝 S1→ 스텝 S2→ 스텝 S3→ 스텝 S8로 진행된다. 그리고, 엔진 회전수 NE가 소정 회전수 이상일 때(소리·진동 성능상, 운전자에게 위화감을 줄 수 있다고 판단되는 경우)에는, 모드 전환 후에 있어서의 엔진 회전수 NE가 최소로 되는 ICE 변속단을 선택한다.

이 결과, 운전자의 위화감을 저감시킬 수 있다.

이러한 작용에 대하여 부연한다. 도 8을 도시해 설명한 바와 같이, 차량이 시리즈 HEV 모드에서 주행할 때에는, 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 발전을 확보하기 위해서, 내연 기관 ICE는 차속과 관계없이 일정 속도(발전 회전수)로 회전하고 있다. 이로 인해, 차량이 시리즈 HEV 모드에서 저속 주행하고 있으면, 차속 등에 비해서 엔진 회전수 NE가 높아, 운전자에게 위화감을 줄 우려가 있다.

그래서, 상기와 같은 경우에는, 패러렐 HEV 모드로의 전환 시에, 엔진 회전수 NE가 최소로 되는 ICE 변속단(실시예 1에 있어서는 ICE 4속)을 선택하도록 하고, 운전자의 위화감을 저감하도록 하였다.

[모드 천이 제어 작용]

이하, 도 9a, 도 9b, 도 10에 기초하여, 모드 천이 제어 작용을 설명한다.

우선, 시리즈 HEV 모드의 변속 패턴(즉, 「EV 1st ICE-」)이 선택되었을 때의 다단 기어 변속기(1)에 있어서의 ICE 토크 및 MG1 토크의 흐름을, 도 9a에 기초하여 설명한다.

「EV 1st ICE-」라는 변속 패턴에서는, 제1 걸림 결합 클러치 C1이 「N」위치이고, 제2 걸림 결합 클러치 C2가 「N」위치이며, 제3 걸림 결합 클러치 C3이 「Left」위치이다. 따라서, MG1 토크는, 제1 모터 제너레이터 MG1로부터 제2 축(12)→ 제5 기어(105)→ 제10 기어(110)→ 제3 축(13)→ 제7 기어(107)→ 제16 기어(116)→ 디퍼런셜 기어(17)→ 드라이브 축(18)→구동륜(19)으로 흐른다. 또한, ICE 토크는, 내연 기관 ICE로부터 제1 축(11)→ 제1 기어(101)→ 제11 기어(111)→ 제14 기어(114)→ 제15 기어(115)→ 제6 축(16)→ 제2 모터 제너레이터 MG2로 흐르고, 제2 모터 제너레이터 MG2에 의해 발전을 행한다.

다음으로, 시리즈 HEV 모드로부터 패러렐 HEV 모드로 모드가 전환되었을 때의 다단 기어 변속기(1)에 있어서의 ICE 토크 및 MG1 토크의 흐름을, 도 9b에 기초하여 설명한다. 또한, 도 9b에서는, 패러렐 HEV 모드 천이 후의 변속 패턴으로 하여, 「EV 1st ICE 3rd」가 선택된 경우를 나타낸다.

「EV 1st ICE 3rd」라는 변속 패턴에서는, 제1 걸림 결합 클러치 C1이 「Right」위치이고, 제2 걸림 결합 클러치 C2가 「N」위치이며, 제3 걸림 결합 클러치 C3이 「Left」위치이다. 따라서, MG1 토크는, 상기한 도 9a의 경우와 마찬가지로 흐른다. 한편, ICE 토크는, 내연 기관 ICE→ 제1 축(11)→ 제1 기어(101)→ 제11 기어(111)→ 제4 축(14)→ 제12 기어(112)→ 제2 기어(102)→ 제6 기어(106)→ 제3 축(13)→ 제7 기어(107)→ 제16 기어(116)→ 디퍼런셜 기어(17)→ 드라이브 축(18)→구동륜(19)으로 흐른다.

따라서, 「EV 1st ICE-」(시리즈 HEV 모드)로부터 「EV 1st ICE 3rd」(패러렐 HEV 모드)로의 모드 전환은, 제1 걸림 결합 클러치 C1의 커플링 슬리브(51)를, 「N」의 체결 위치로부터 「Right」의 체결 위치까지 스트로크시킴으로써 달성된다. 이때, 제2 걸림 결합 클러치 C2는 「N」위치, 제3 걸림 결합 클러치 C3은 「Left」위치인 채로 한다.

상기한 모드 천이 제어 작용을, 도 10의 타임차트에 기초하여 설명한다.

시리즈 HEV 모드에서 주행 중, 차속의 상승에 수반되어, 운전점이 도 6에 도시한 모드 전환 경계선을 넘으면, 시각 t1에서 모드 전환 지령이 출력된다. 이 시점에 있어서의 액셀러레이터 개방도 APO는 제2 소정 개방도 이상 제1 소정 개방도 미만이기 때문에, 변속기 컨트롤 유닛(23)은, 모드 전환 후의 ICE 변속단으로서, 모드 천이에 수반되는 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 최소로 되는 변속단(도 7에 도시한 예의 경우, ICE3속)을 선택한다.

도 9a, 도 9b를 도시해 설명한 바와 같이, 시리즈 HEV 모드로부터 ICE3속(EV 1st ICE 3rd)으로의 변속은, 제1 걸림 결합 클러치 C1을 「N」위치로부터 「Right」위치로 전환함으로써 행해진다. 또한, 제1 걸림 결합 클러치 C1을 「Right」위치에 맞물림 체결하기 위해서는, 제1 걸림 결합 클러치 C1의 입출력 회전수(보다 정확하게는, 제1 걸림 결합 클러치 C1의 커플링 슬리브(51)의 회전수와 제12 기어(112)의 회전수)를 동기시킬 필요가 있다. 따라서, 변속기 컨트롤 유닛(23)은, 제2 모터 제너레이터 MG2의 회전수 FB 제어를 실행함과 함께, 내연 기관 ICE의 회전수 NE를 패러렐 모드 천이 후의 회전수까지 상승시킨다.

시각 t2에 있어서 제1 걸림 결합 클러치 C1의 입출력 회전수가 동기하면, 변속기 컨트롤 유닛(23)은 제1 걸림 결합 클러치 C1의 커플링 슬리브(51)를, 「Right」의 체결 위치까지 스트로크시킨다. 시각 t3에서 제1 걸림 결합 클러치 C1의 커플링 슬리브(51)가 「Right」위치까지 스트로크 하면, 클러치 체결이 완료되고, 패러렐 HEV 모드에서의 주행이 개시된다.

[모드 천이 제어의 특징 작용]

이상과 같이, 실시예 1에서는, 시리즈 HEV 모드로부터 패러렐 HEV 모드로의 모드 천이 시, ICE 변속단으로서, 모드 천이에 수반되는 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 소정 임계값 ΔNE_TH 이하로 되는 변속단을 선택하는 구성으로 하였다.

즉, 시리즈 HEV 모드로부터 패러렐 HEV 모드로의 전환 시에, 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 크면, 소리·진동 성능상 운전자에게 위화감을 줄 우려가 있다.

그래서 실시예 1에 있어서는, 패러렐 HEV 모드 천이 후의 ICE 변속단으로서, 모드 천이에 수반되는 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 소정 임계값 이하 ΔNE_TH이하로 되는 ICE 변속단을 선택하도록 하였다.

따라서, 모드 천이 시에 있어서 운전자에게 전달되는 위화감을 저감시킬 수 있다.

실시예 1에서는, ICE 변속단으로서 복수의 변속단이 선택 가능할 때, 연비보다도 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE를 우선하여 ICE 변속단을 선택하는 구성으로 하였다.

즉, 종래의 모드 천이 제어에 있어서는, 연비나 전비에 기초하여 작성된 맵(도 3 등)에 기초하여 모드 천이 후의 ICE 변속단을 선택하도록 하고 있었다. 예를 들어, 내연 기관 ICE의 연소 효율을 고려한 경우, 모드 천이 후의 ICE 변속단으로서 ICE 회전수 NE가 고회전으로 되는 변속단을 선택한 편이 바람직한 경우가 있다. 그러나, 내연 기관 ICE의 효율에만 기초하여 ICE 변속단을 선택하면, 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 커서, 운전자에게 위화감을 줄 우려가 있다.

이에 반하여, 이 실시예에 있어서는, 모드 천이 시에 있어서의 ICE 변속단의 선택 시에 연비 등에 기초하여 작성된 맵(도 3 등)이 아니라, 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE에 기초하여 ICE 변속단으로의 변속을 행하여 패러렐 HEV 모드를 확립하도록 하였다.

실시예 1에서는, ICE 변속단으로서 복수의 변속단이 선택 가능할 때, 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 가장 작아지는 변속단을 선택하는 구성으로 하였다.

즉, 모드 천이에 수반되는 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 소정 임계값 ΔNE_TH 이하로 되는 ICE 변속단이 복수 존재하는 경우에는, 그 중에서 가장 회전수 변화량 ΔNE가 작아지는 변속단으로의 변속을 행하여 패러렐 HEV 모드를 확립한다.

따라서, 모드 천이 시에 있어서 운전자에게 전달되는 위화감을 한층 저감시킬 수 있다.

실시예 1에서는, 패러렐 HEV 모드로의 모드 천이 후의 구동력이 요구 구동력 미만으로 되는 경우, 요구 구동력을 만족하는 변속단을 선택하는 구성으로 하였다.

즉, 운전자로부터의 요구 구동력이 높은 경우에는, 모드 천이에 수반되는 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 소정 임계값 ΔNE_TH 이하로 되는 변속단을 선택하면, 구동력이 부족해버리는 경우가 고려된다.

그래서 실시예 1에 있어서는, 모드 천이 후의 구동력이 요구 구동력 미만으로 된다고 판단된 경우에는, 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE의 과다에 관계없이, 당해 요구 구동력을 만족하는 변속단으로의 변속을 행하여 패러렐 HEV 모드를 확립하도록 하였다.

따라서, 모드 천이 후의 구동력 부족을 회피할 수 있다.

실시예 1에서는, 액셀러레이터 개방도 APO가 제1 소정 개방도 미만일 때, 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE에 기초하여 ICE 변속단을 선택하는 한편, 액셀러레이터 개방도 APO가 제1 소정 개방도 이상일 때, 요구 구동력에 기초하여 ICE 변속단을 선택하는 구성으로 하였다.

즉, 운전자로부터의 요구 구동력이 크지 않다고 판단할 수 있는 경우에는, 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE에 기초하여, 소리·진동 성능상 운전자에게 전달되는 위화감을 저감할 수 있도록 한다. 한편, 운전자로부터의 요구 구동력이 크다고 판단할 수 있는 경우에는, 요구 구동력을 만족하는 ICE 변속단을 선택한다.

따라서, 소정의 요구 구동력 미만인 경우에는 모드 천이에 수반되는 운전자의 위화감을 저감할 수 있으며, 소정의 요구 구동력 이상인 경우에는 모드 천이 후의 구동력 부족을 회피할 수 있다.

실시예 1에서는, 액셀러레이터 개방도 APO가 제1 소정 개방도보다 작은 제2 소정 개방도 미만일 때, ICE 변속단으로서 내연 기관 ICE의 회전수 NE가 가장 낮아지는 변속단을 선택하는 구성으로 하였다.

즉, 차량이 저속 주행 중이며 요구 구동력이 낮은 경우에는 운전자에게 위화감을 주기 쉽다. 그래서 실시예 1에서는, 액셀러레이터 개방도 APO가 제2 소정 개방도 미만일 때, 모드 천이 후에 있어서의 내연 기관 ICE의 회전수 NE가 가장 낮아지는 변속단(실시예 1에 있어서는, ICE4속)을 선택하도록 하였다.

보다 구체적으로 부연하면, 도 8을 도시해 설명한 바와 같이, 시리즈 HEV 모드에서 주행 중에는, 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 발전 제어를 실행하기 위해서, 차속에 관계없이 내연 기관 ICE의 회전수 NE가 일정(발전 회전수)하게 유지된다. 그로 인해, 운전자가 제2 모터 제너레이터 MG2에 의한 발전을 바라지 않는 경우에는, 운전자가 내연 기관 ICE의 회전수에 대해서 위화감을 느낄 우려가 있다. 특히, 차량이 저속으로 주행하고 있는 경우에는, 내연 기관 ICE의 회전수 NE(보다 정확하게는, 내연 기관 ICE로부터 발해지는 소리나 진동)에 대해서 위화감을 느끼기 쉽다.

그래서 실시예 1에 있어서는, 차량이 저속 주행 중이며 요구 구동력이 낮다고 판단되는 경우에는, 가장 음진(音振)을 발생시키지 않는 변속단, 즉 내연 기관 ICE의 회전수 NE가 가장 낮아지는 변속단으로의 변속을 행하여 패러렐 HEV 모드를 확립하도록 하였다.

따라서, 저속 주행 중에 모드 천이 제어를 실행함으로써, 모드 천이 전에 비해서 운전자에게 전달되는 위화감을 저감시킬 수 있다.

다음으로, 효과를 설명한다.

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

(1) 동력원에 제1 전동기(제1 모터 제너레이터 MG1)와 제2 전동기(제2 모터 제너레이터 MG2)와 내연 기관 ICE를 구비하고, 상기 동력원(제1, 제2 모터 제너레이터 MG1, MG2, 내연 기관 ICE)으로부터의 출력을 변속하여 구동륜(19)에 전달 가능한 변속기(다단 기어 변속기(1))를 구비하고,

상기 변속기(다단 기어 변속기(1))는, 상기 내연 기관 ICE에 의한 구동으로 상기 제2 전동기(제2 모터 제너레이터 MG2)를 발전하면서 상기 제1 전동기(제1 모터 제너레이터 MG1)에 의해 상기 구동륜(19)을 구동하는 시리즈 주행 모드(시리즈 HEV 모드)와, 상기 제1 전동기(제1 모터 제너레이터 MG1)와 상기 내연 기관 ICE의 양쪽에서 상기 구동륜(19)을 구동하는 패러렐 주행 모드(패러렐 HEV 모드)의 모드 천이를 가능하게 하는 하이브리드 차량에 있어서,

상기 모드 천이의 요구가 있으면, 상기 내연 기관 ICE의 출력을 변속하는 ICE 변속단을 전환하는 모드 천이 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))를 설치하고,

상기 모드 천이 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는, 상기 시리즈 주행 모드로부터 상기 패러렐 주행 모드로의 모드 천이 시, 상기 ICE 변속단으로서, 모드 천이에 수반되는 상기 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 소정 임계값 ΔNE_TH 이하로 되는 변속단을 선택하는 구성으로 하였다.

이로 인해, 시리즈 HEV 모드로부터 패러렐 HEV 모드로의 모드 천이 시에 있어서 운전자에게 전달되는 위화감을 저감시킬 수 있다.

(2) 상기 모드 천이 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는, 상기 ICE 변속단으로서 복수의 변속단이 선택 가능할 때, 연비보다도 상기 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE를 우선하여 상기 ICE 변속단을 선택하는 구성으로 하였다.

이로 인해, 패러렐 HEV 모드로의 모드 천이 시에 있어서 운전자에게 전달되는 위화감을 저감시킬 수 있다.

(3) 상기 모드 천이 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는, 상기 ICE 변속단으로서 복수의 변속단이 선택 가능할 때, 상기 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 가장 작아지는 변속단을 선택하는 구성으로 하였다.

이로 인해, (1) 또는 (2)의 효과 외에도, 패러렐 HEV 모드로의 모드 천이 시에 있어서 운전자에게 전달되는 위화감을 한층 저감시킬 수 있다.

(4) 상기 모드 천이 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는, 상기 패러렐 주행 모드(패러렐 HEV 모드)로의 모드 천이 후의 구동력이 요구 구동력 미만으로 되는 경우, 상기 요구 구동력을 만족하는 변속단을 선택하는 구성으로 하였다.

이로 인해, (1) 내지 (3)의 효과 외에도, 패러렐 HEV 모드로의 모드 천이 후의 구동력 부족을 회피할 수 있다.

(5) 상기 모드 천이 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는, 액셀러레이터 개방도 APO가 제1 소정 개방도 미만일 때, 상기 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE에 기초하여 상기 ICE 변속단을 선택하는 한편, 상기 액셀러레이터 개방도 APO가 제1 소정 개방도 이상일 때, 요구 구동력에 기초하여 상기 ICE 변속단을 선택하는 구성으로 하였다.

이로 인해, (1) 내지 (4)의 효과 외에도, 소정의 요구 구동력 미만인 경우에는 모드 천이에 수반되는 운전자의 위화감을 저감할 수 있으며, 소정의 요구 구동력 이상인 경우에는 모드 천이 후의 구동력 부족을 회피할 수 있다.

(6) 상기 모드 천이 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는, 상기 액셀러레이터 개방도 APO가 상기 제1 소정 개방도보다 작은 제2 소정 개방도 미만일 때, 상기 ICE 변속단으로서 상기 내연 기관 ICE의 회전수 NE가 가장 낮아지는 변속단을 선택하는 구성으로 하였다.

이로 인해, (1) 내지 (5)의 효과 외에도, 저속 주행 중에 모드 천이 제어를 실행함으로써, 모드 천이 전에 비해서 운전자에게 전달되는 위화감을 저감시킬 수 있다.

실시예 2

실시예 2는, 본 발명의 전동 차량의 모드 천이 제어 장치에 있어서, 패러렐 HEV 모드 천이 후의 ICE 변속단을 선택할 때의 소정 임계값 ΔNE_TH의 값을, 다양한 파라미터에 대응하여 변화시키는 예이다.

구체적으로는, 모드 천이에 수반하여 내연 기관 ICE의 회전수 NE가 증가하는 경우의 소정 임계값 ΔNE_THP를, 모드 천이에 수반되어 내연 기관 ICE의 회전수 NE가 감소하는 경우의 소정 임계값 ΔNE_THM에 비해서 작은 값이 되도록 설정한다.

여기서, 내연 기관 ICE의 회전수 NE가 감소하는 경우의 임계값(소정 임계값 ΔNE_THM)을 크게 하는(허용 범위를 넓게 하는) 것은, 통상적으로 차속의 증가에 수반되어 변속 제어(업시프트)가 행해지는 경우, 내연 기관 ICE의 회전수가 저하되기 때문이다. 즉, 업시프트에 의해 ICE 변속단이 높아질 때에는 내연 기관 ICE의 회전수 NE가 작아지는 것이 일반적이다. 따라서, 모드 천이에 수반되어 내연 기관 ICE의 회전수 NE가 감소하는 것에 대해서는, 운전자가 위화감을 느끼는 일은 적다. 그 반면, 차속이 증가하여 변속 제어(모드 천이 제어)가 실행되었는데도 불구하고, 내연 기관 ICE의 회전수 NE가 증가하는 것에 대해서는, 운전자가 위화감을 느끼기 쉽다.

그래서 실시예 2에 있어서는, 모드 천이에 수반되어 내연 기관 ICE의 회전수 NE가 증가하는 경우의 소정 임계값 ΔNE_THP를, 회전수 NE가 감소하는 경우의 소정 임계값 ΔNE_THM에 비해서 작은 값이 되도록 설정하기로 하였다.

도 11은, 실시예 2에 있어서의 ICE 변속단의 선택 방법을 설명하기 위한 변속 제어 맵의 예이다. 도 11에 있어서, 차속 V1로 모드 천이하는 경우, ICE 변속단으로서 ICE1속 또는 ICE2속을 선택하면 내연 기관 ICE의 회전수 NE는 모드 천이 전에 비해서 증가한다. 한편, ICE 변속단으로서 ICE3속 또는 ICE4속을 선택하면 내연 기관 ICE의 회전수 NE는 모드 천이 전에 비해서 감소한다.

이러한 경우, ICE3속, ICE4속을 선택한 경우의 모드 천이에 수반되는 회전수 변화량 ΔNE3, ΔNE4는, 내연 기관 ICE의 회전수 감소측의 소정 임계값 ΔNE_THM 이하로 된다. 따라서, 변속기 컨트롤 유닛(23)은, 모드 천이 후의 ICE 변속단으로서 ICE3속 및 ICE4속 중 어느 것이나 선택하는 것이 가능해진다. 한편, ICE1속, ICE2속을 선택한 경우의 모드 천이에 수반되는 회전수 변화량 ΔNE1, ΔNE2는, 모두 내연 기관 ICE의 회전수 증가 측의 소정 임계값 ΔNE_THP를 초과한다. 따라서, 변속기 컨트롤 유닛(23)은, 모드 천이 후의 ICE 변속단으로서 ICE1속 및 ICE2속 중 어느 것도 선택할 수 없다.

즉, 모드 천이에 수반되는 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE만을 비교하면, ICE4속을 선택하는 경우보다도 ICE2속을 선택하는 경우의 쪽이 회전수 변화량 ΔNE는 작지만, 실시예 2에 있어서는, ICE2속은 선택하지 않고, ICE3속 또는 ICE4속(보다 바람직하게는, 내연 기관 ICE의 회전수 변화량 ΔNE가 가장 작아지는 ICE3속)을 선택한다.

또한, 도시는 생략하였지만, 실시예 2에 있어서는, 액셀러레이터 개방도 APO가 클수록, 당해 소정 임계값 ΔNE_THP, ΔNE_THM의 값을 크게 설정한다.

여기서, 액셀러레이터 개방도 APO가 클수록, 당해 소정 임계값 ΔNE_THP, ΔNE_THM의 값을 크게 설정하는 것은, 운전자가 액셀러레이터 페달을 크게 답입한 경우라면, 운전자는 내연 기관 ICE의 회전수 NE가 크게 변동하여도 그다지 위화감을 느끼지 않기 때문이다.

실시예 2의 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치에 있어서는, 하기의 효과가 얻어진다.

(7) 상기 모드 천이 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는, 상기 내연 기관 ICE의 회전수 NE가 증가하는 경우의 상기 소정 임계값 ΔNE_TH(ΔNE_THP)를, 상기 내연 기관의 회전수가 감소하는 경우의 상기 소정 임계값 ΔNE_TH(ΔNE_THM)에 비해서 작은 값으로 설정하는 구성으로 하였다.

따라서, 운전자에게 전달되는 위화감을 보다 구체적으로 고려한 상태에서 모드 천이 후의 ICE 변속단을 선택할 수 있다.

(8) 상기 모드 천이 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는, 액셀러레이터 개방도 APO가 클수록, 상기 소정 임계값 ΔNE_THP, ΔNE_THM의 값을 크게 설정하는 구성으로 하였다.

따라서, 운전자에 의한 액셀러레이터 조작에 대응하여 모드 천이 후의 ICE 변속단을 선택할 수 있어, 운전자에게 전달되는 위화감을 보다 한층 저감시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치를 실시예 1, 2에 기초하여 설명하였지만, 구체적인 구성에 대해서는, 실시예 1, 2로 한정되는 것이 아니라, 청구범위의 각 청구항에 따른 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 설계의 변경이나 추가 등은 허용된다.

실시예 1, 2에서는, EV 변속단으로서 EV1-2속, ICE 변속단으로서 ICE1-4속을 포함하는 다단 기어 변속기(1)를 적용하는 예를 나타내었다. 그러나, 본 발명의 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치에 있어서는, 상기한 다단 기어 변속기의 구성은 실시예의 경우로 한정되지 않는다.

실시예 1에서는, 본 발명의 모드 천이 제어 장치를, 구동계 구성 요소로서, 1개의 엔진(내연 기관)과, 2개의 모터 제너레이터와, 3개의 걸림 결합 클러치를 갖는 다단 기어 변속기를 구비한 하이브리드 차량에 적용하는 예를 나타내었다. 그러나, 본 발명의 모드 천이 제어 장치는, 엔진만을 구동원으로 하는 차량에 대해서도 적용할 수 있다.

Claims

동력원에 제1 전동기와 제2 전동기와 내연 기관을 구비하고, 상기 동력원으로부터의 출력을 변속하여 구동륜에 전달 가능한 변속기를 구비하며,
상기 변속기는, 상기 내연 기관에 의한 구동으로 상기 제2 전동기를 발전하면서 상기 제1 전동기에 의해 상기 구동륜을 구동하는 시리즈 주행 모드와, 상기 제1 전동기와 상기 내연 기관의 양쪽에서 상기 구동륜을 구동하는 패러렐 주행 모드의 모드 천이를 가능하게 하는 하이브리드 차량에 있어서,
상기 모드 천이의 요구가 있으면, 상기 내연 기관의 출력을 변속하는 ICE 변속단을 전환하는 모드 천이 컨트롤러를 설치하고,
상기 모드 천이 컨트롤러는, 상기 시리즈 주행 모드로부터 상기 패러렐 주행 모드로의 모드 천이 시, 상기 ICE 변속단으로서, 모드 천이에 수반되는 상기 내연 기관의 회전수 변화량이 소정 임계값 이하로 되는 변속단을 선택하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 모드 천이 컨트롤러는, 상기 ICE 변속단으로서 복수의 변속단이 선택 가능할 때, 연비보다도 상기 내연 기관의 회전수 변화량을 우선하여 상기 ICE 변속단을 선택하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 모드 천이 컨트롤러는, 상기 ICE 변속단으로서 복수의 변속단이 선택 가능할 때, 상기 내연 기관의 회전수 변화량이 가장 작아지는 변속단을 선택하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모드 천이 컨트롤러는, 상기 패러렐 주행 모드로의 모드 천이 후의 구동력이 요구 구동력 미만으로 되는 경우, 상기 요구 구동력을 만족하는 변속단을 선택하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모드 천이 컨트롤러는, 액셀러레이터 개방도가 제1 소정 개방도 미만일 때, 상기 내연 기관의 회전수 변화량에 기초하여 상기 ICE 변속단을 선택하는 한편, 상기 액셀러레이터 개방도가 제1 소정 개방도 이상일 때, 요구 구동력에 기초하여 상기 ICE 변속단을 선택하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치.
제5항에 있어서,
상기 모드 천이 컨트롤러는, 상기 액셀러레이터 개방도가 상기 제1 소정 개방도보다 작은 제2 소정 개방도 미만일 때, 상기 ICE 변속단으로서 상기 내연 기관의 회전수가 가장 낮아지는 변속단을 선택하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모드 천이 컨트롤러는, 상기 내연 기관의 회전수가 증가하는 경우의 상기 소정 임계값을, 상기 내연 기관의 회전수가 감소하는 경우의 상기 소정 임계값에 비해서 작은 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모드 천이 컨트롤러는, 액셀러레이터 개방도가 클수록, 상기 소정 임계값의 값을 크게 설정하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 모드 천이 제어 장치.