JP4241664B2 - ハイブリッド車のモード遷移制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力源としてエンジンと少なくとも２つのモータを有し、これらのエンジン及びモータと駆動出力部材とが接続される差動装置を有する駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車のモード遷移制御装置に関する。

従来、共線図上に４つの入出力要素が配列される４要素２自由度の遊星歯車機構を構成し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結したハイブリッド駆動装置が知られている。この駆動装置を搭載したハイブリッド車は、走行モードとして、駆動源の違いにより、モータジェネレータのみを駆動源とする電気自動車走行モードと、エンジンとモータジェネレータを駆動源とするハイブリッド車走行モードと、を持つ。そして、両走行モードにおいて、変速比の違いにより、無段変速比を得る無段変速比モードと、固定変速比を得る固定変速比モードと、を有する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３２８０８号公報

上記従来のハイブリッド車において、第１モータジェネレータが接続される回転要素がブレーキでケースに固定され、ブレーキの伝達トルクで支持されている固定変速比モードから、ブレーキの開放により第１モータジェネレータトルクにより支持する無段変速比モードへのモード遷移時、支持トルクが低下するブレーキの開放に対し、支持トルクを出す第１モータジェネレータのトルク立ち上がり応答が遅れると、駆動力の抜けが発生してしまう、という問題がある。

そして、この問題は、たとえ第１モータジェネレータのトルクが立ち上がるのを待ってブレーキを切り離すようにしても、第１モータジェネレータの発生トルクには、機械的に決まる制限や熱の発生を考慮した制限があるため、第１モータジェネレータの発生トルクが、ブレーキトルクを超えることができない場合には、ブレーキによる伝達トルクを、第１モータジェネレータトルクに置き換えることができず、ブレーキがスリップしてしまい、駆動力抜けを確実に防止することができない。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、固定変速比モードから無段変速比モードへのモード遷移時、モータ発生トルクに制限がある場合を含め、確実に駆動力抜けの発生を防止することができるハイブリッド車のモード遷移制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、動力源としてエンジンと少なくとも２つのモータを有し、これらのエンジン及びモータと駆動出力部材とが接続される差動装置を有する駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車において、
前記駆動力合成変速機は、摩擦締結要素の締結・開放制御により、無段変速比を得る少なくとも１つの無段変速比モードと、固定変速比を得る少なくとも１つの固定変速比モードと、を有し、
前記固定変速比モード時にブレーキにて固定された回転要素に接続されるモータの出力可能トルクを演算するモータ出力可能トルク演算手段と、
前記固定変速比モードから前記無段変速比モードへのモード遷移時、固定変速比モードにおいて、前記ブレーキの伝達トルクが、前記モータ出力可能トルク以下となるように、ブレーキにより固定された回転要素に接続されるモータ以外のトルク発生手段のトルクを補正し、ブレーキにより固定された回転要素に接続されるモータのトルクが立ち上がるのを待ってブレーキを切り離し無段変速比モードへモード遷移するモード遷移制御手段と、
を設けたことを特徴とする。

よって、本発明のハイブリッド車のモード遷移制御装置にあっては、モータ出力可能トルク演算手段において、固定変速比モード時にブレーキにて固定された回転要素に接続されるモータの出力可能トルクが演算される。そして、固定変速比モードから無段変速比モードへのモード遷移時、モード遷移制御手段において、ブレーキの伝達トルクが、モータ出力可能トルク以下となるように、ブレーキにより固定された回転要素に接続されるモータ以外のトルク発生手段のトルクが補正され、ブレーキにより固定された回転要素に接続されるモータのトルクが立ち上がるのを待ってブレーキが切り離され無段変速比モードへモード遷移される。すなわち、ブレーキの切り離しに先行し、ブレーキの伝達トルクが、モータ出力可能トルク以下となるように、ブレーキにより固定された回転要素に接続されるモータ以外のトルク発生手段のトルクが補正されることで、モータは、モータの出力可能トルクが制限された値であっても、ブレーキの伝達トルク相当分のトルクを出力することが可能となる。この結果、固定変速比モードから無段変速比モードへのモード遷移時、モータ発生トルクに制限がある場合を含め、確実に駆動力抜けの発生を防止することができる。

以下、本発明のハイブリッド車のモード遷移制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、ハイブリッド車の駆動系の構成を説明する。
図１は実施例１のモード遷移制御装置が適用されたハイブリッド車の駆動系を示す全体システム図である。実施例１のハイブリッド車の駆動系は、図１に示すように、エンジンＥと、第１モータジェネレータMG1（モータ）と、第２モータジェネレータMG2（モータ）と、出力軸OUT（駆動出力部材）と、これらの入出力要素Ｅ，MG1，MG2，OUTが連結される差動装置（第１遊星歯車PG1、第２遊星歯車PG2、第３遊星歯車PG3）を有する駆動力合成変速機と、を備えている。

そして、選択された走行モードに応じ後述する油圧制御装置５からの制御油圧により締結・開放が制御される摩擦締結要素としては、ハイクラッチHC（第１クラッチ）と、エンジンクラッチEC（第２クラッチ）と、シリーズクラッチSC（第３クラッチ）と、モータジェネレータクラッチMGC（第４クラッチ）と、ローブレーキLB（第１ブレーキ）と、ハイローブレーキHLB（第２ブレーキ）と、を備えている。

前記エンジンＥは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、後述するエンジンコントローラ１からの制御指令に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度などが制御される。

前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2は、永久磁石を埋設したロータと、ステータコイルが巻き付けられたステータと、を有する同期型モータジェネレータであり、後述するモータコントローラ２からの制御指令に基づいて、インバータ３により作り出された三相交流をそれぞれのステータコイルに印加することにより独立に制御される。

前記差動装置としての第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3は、何れも２自由度３要素のシングルピニオン型遊星歯車である。前記第１遊星歯車PG1は、第１サンギヤS1と、第１ピニオンP1を支持する第１ピニオンキャリアPC1と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギヤR1と、によって構成されている。前記第２遊星歯車PG2は、第２サンギヤS2と、第２ピニオンP2を支持する第２ピニオンキャリアPC2と、第２ピニオンP2に噛み合う第２リングギヤR2と、によって構成されている。前記第３遊星歯車PG3は、第３サンギヤS3と、第３ピニオンP3を支持する第３ピニオンキャリアPC3と、第３ピニオンP3に噛み合う第３リングギヤR3と、によって構成されている。

前記第１サンギヤS1と前記第２サンギヤS2とは第１回転メンバM1により直結され、前記第１リングギヤR1と第３サンギヤS3とは第２回転メンバM2により直結され、前記第２ピニオンキャリアPC2と前記第３リングギヤR3とは第３回転メンバM3により直結される。したがって、３組の遊星歯車PG1,PG2,PG3は、第１回転メンバM1と第２回転メンバM2と第３回転メンバM3と第１ピニオンキャリアPC1と第２リングギヤR2と第３ピニオンキャリアPC3との６つの回転要素を有する。

前記差動装置の６つの回転要素に対する動力源Ｅ,MG1,MG2と出力軸OUTと各係合要素LB,HC,HLB,EC,SC,MGCの連結関係について説明する。
前記第１回転メンバM1（S1,S2）には、第２モータジェネレータMG2が連結されている。
前記第２回転メンバM2（R1,R3）には、入出力要素の何れにも連結されていない。
前記第３回転メンバM3（PC2,R3）には、エンジンクラッチECを介してエンジンＥが連結されている。また、エンジンクラッチEC及びシリーズクラッチSCを介して第１モータジェネレータMG1が連結されている。つまり、前記エンジンＥと第１モータジェネレータMG1とは、シリーズクラッチSCを介して連結されている。
前記第１ピニオンキャリアPC1には、ハイクラッチHCを介して第２モータジェネレータMG2が連結されている。また、ローブレーキLBを介して変速機ケースTCに連結されている。
前記第２リングギヤR2には、モータジェネレータクラッチMGCを介して第１モータジェネレータMG1が連結されている。また、ハイローブレーキHLBを介して変速機ケースTCに連結されている。
前記第３ピニオンキャリアPC3には、出力軸OUTが連結されている。なお、出力軸OUTからは、図外のプロペラシャフトやディファレンシャルやドライブシャフトを介して左右の駆動輪に駆動力が伝達される。

上記連結関係により、図２に示す共線図上において、第１モータジェネレータMG1(R2)、エンジンＥ(PC2,R3)、出力軸OUT(PC3)、第２モータジェネレータMG2(S1,S2)の順に配列され、遊星歯車列の動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデル（第１遊星歯車PG1のレバー(1)、第２遊星歯車PG2のレバー(2)、第３遊星歯車PG3のレバー(3)）を導入することができる。ここで、「共線図」とは、差動歯車のギヤ比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数（回転速度）をとり、横軸にリングギヤ、キャリア、サンギヤ等の各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギヤとリングギヤの歯数比に基づく共線図レバー比（α、β、δ）になるように配置したものである。

前記ハイクラッチHCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図６の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸と一致する位置に配置され、図２及び図３の共線図に示すように、締結によりハイ側変速比を分担する「２速固定変速比モード」と「ハイ側無段変速比モード」と「ハイギヤ固定変速比モード」を実現する。

前記エンジンクラッチECは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図６の共線図上において、エンジンＥとの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結によりエンジンＥの回転とトルクを、エンジン入力回転要素である第３回転メンバM3（PC2,R3）に入力する。

前記シリーズクラッチSCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図６の共線図上において、エンジンＥと第１モータジェネレータMG1とを連結する位置に配置され、締結によりエンジンＥと第１モータジェネレータMG1とを連結する。

前記モータジェネレータクラッチMGCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図６の共線図上において、第１モータジェネレータMG1と第２リングギヤR2を連結する位置に配置され、第１モータジェネレータMG1と第２リングギヤR2との締結解除を行う。

前記ローブレーキLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図６の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸より外側位置に配置され、図２及び図３の共線図に示すように、締結によりロー側変速比を分担する「ローギヤ固定変速比モード」と「ロー側無段変速比モード」を実現する。

前記ハイローブレーキHLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図６の共線図上において、第１モータジェネレータMG1の回転速度軸と一致する位置に配置され、図２及び図３の共線図に示すように、ローブレーキLBと共に締結することにより変速比をアンダードライブ側の「ローギヤ固定変速比モード」とし、ハイクラッチHCと共に締結することにより変速比をオーバードライブ側の「ハイギヤ固定変速比モード」とする。

次に、ハイブリッド車の制御系を説明する。
実施例１におけるハイブリッド車の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、油圧制御装置５と、統合コントローラ６と、アクセル開度センサ７と、車速センサ８と、エンジン回転数センサ９と、第１モータジェネレータ回転数センサ１０と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１と、第３リングギヤ回転数センサ１２と、を有して構成されている。

前記エンジンコントローラ１は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APとエンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neを入力する統合コントローラ６からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（Ne,Te）を制御する指令を、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。

前記モータコントローラ２は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ１０、１１からのモータジェネレータ回転数N1,N2を入力する統合コントローラ６からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、第１モータジェネレータMG1のモータ動作点（N1,T1）と、第２モータジェネレータMG2のモータ動作点（N2,T2）と、をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２からは、バッテリ４の充電状態をあらわすバッテリS.O.Cの情報が統合コントローラ６に対して出力される。

前記インバータ３は、前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との各ステータコイルに接続され、モータコントローラ２からの指令により独立した３相交流を作り出す。このインバータ３には、力行時に放電し回生時に充電するバッテリ４が接続されている。

前記油圧制御装置５は、統合コントローラ６からの油圧指令に基づいて、ハイクラッチHCと、エンジンクラッチECと、シリーズクラッチSCと、モータジェネレータクラッチMGCと、ローブレーキLBと、ハイローブレーキHLBと、の締結油圧制御及び開放油圧制御を行う。この締結油圧制御及び開放油圧制御には、滑り締結制御や滑り開放制御による半クラッチ制御も含む。

前記統合コントローラ６は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APと、車速センサ８からの車速VSPと、エンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neと、第１モータジェネレータ回転数センサ１０からの第１モータジェネレータ回転数N1と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１からの第２モータジェネレータ回転数N2と、第３リングギヤ回転数センサ１２からの駆動力合成変速機入力回転数Ni等の情報を入力し、所定の演算処理を行う。そして、エンジンコントローラ１、モータコントローラ２、油圧制御装置５に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力する。

なお、統合コントローラ６とエンジンコントローラ１、および、統合コントローラ６とモータコントローラ２とは、情報交換のためにそれぞれ双方向通信線１４、１５により接続されている。

次に、ハイブリッド車の走行モードについて説明する。
走行モードとしては、ローギヤ固定変速比モード（以下、「Lowモード」という。）と、ロー側無段変速比モード（以下、「Low-iVTモード」という。）と、２速固定変速比モード（以下、「2ndモード」という。）と、ハイ側無段変速比モード（以下、「High-iVTモード」という。）と、ハイギヤ固定変速比モード（以下、「Highモード」という。）と、の５つの走行モードを有する。

前記５つの走行モードについては、エンジンＥを用いないで両モータージェネレータMG1,MG2のみで走行する電気自動車モード（以下、「EVモード」という。）と、エンジンＥと両モータージェネレータMG1,MG2を用いて走行するハイブリッド車モード（以下、「HEVモード」という。）とに分けられる。

よって、図２（EVモード関連の５つの走行モード）及び図３（HEVモード関連の５つの走行モード）に示すように、「EVモード」と「HEVモード」とを合わせると「１０の走行モード」が実現されることになる。
ここで、図２(a)は「EV-Lowモード」の共線図、図２(b)は「EV-Low-iVTモード」の共線図、図２(c)は「EV-2ndモード」の共線図、図２(d)は「EV-High-iVTモード」の共線図、図２(e)は「EV-Highモード」の共線図である。また、図３(a)は「HEV-Lowモード」の共線図、図３(b)は「HEV-Low-iVTモード」の共線図、図３(c)は「HEV-2ndモード」の共線図、図３(d)は「HEV-High-iVTモード」の共線図、図３(e)は「HEV-Highモード」の共線図である。

前記「Lowモード」は、図２(a)及び図３(a)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを開放し、ハイローブレーキHLBを締結し、シリーズクラッチSCを開放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られるローギヤ固定変速比モードである。

前記「Low-iVTモード」は、図２(b)及び図３(b)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを開放し、ハイローブレーキHLBを開放し、シリーズクラッチSCを開放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られるロー側無段変速比モードである。

前記「2ndモード」は、図２(c)及び図３(c)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを開放し、シリーズクラッチSCを開放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られる２速固定変速比モードである。

前記「High-iVTモード」は、図２(d)及び図３(d)の共線図に示すように、ローブレーキLBを開放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを開放し、シリーズクラッチSCを開放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られるハイ側無段変速比モードである。

前記「Highモード」は、図２(e)及び図３(e)の共線図に示すように、ローブレーキLBを開放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを締結し、シリーズクラッチSCを開放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られるハイギヤ固定変速比モードである。

そして、前記「１０の走行モード」のモード遷移制御は、統合コントローラ６により行われる。すなわち、統合コントローラ６には、要求駆動力Fdrv（アクセル開度APにより求められる。）と車速VSPとバッテリS.O.Cによる三次元空間に、例えば、図４に示すような前記「１０の走行モード」を割り振った走行モードマップが予め設定されていて、車両走行時等においては、要求駆動力Fdrvと車速VSPとバッテリS.O.Cの各検出値により走行モードマップが検索され、要求駆動力Fdrvと車速VSPにより決まる車両動作点やバッテリ充電量に応じた最適な走行モードが選択される。なお、図４は三次元走行モードマップをバッテリS.O.Cが充分な容量域のある値で切り取ることにより、要求駆動力Fdrvと車速VSPとの二次元によりあらわした走行モードマップの一例である。

さらに、シリーズクラッチSCとモータジェネレータクラッチMGCとを採用したことに伴い、上記「１０の走行モード」に加え、図５に示すように、発進時等で選択されるシリーズローギヤ固定変速比モード（以下、「S-Lowモード」という。）が追加される。この「S-Lowモード」は、ローブレーキLBとハイローブレーキHLBを締結し、エンジンクラッチECとハイクラッチHCとモータジェネレータクラッチMGCを開放し、シリーズクラッチSCを締結することで得られる。

つまり、上記「１０の走行モード」はパラレル型ハイブリッド車としての走行モードであるが、シリーズローギヤ固定変速比モードである「S-Lowモード」については、図６に示すように、エンジンＥと第１モータジェネレータMG1とを共線図から切り離し、エンジンＥにより第１モータジェネレータMG1を駆動して発電し、該第１モータジェネレータMG1による発電電力を受け入れて充電するバッテリ４と、該バッテリ４の充電電力を用いて第２モータジェネレータMG2を駆動するというシリーズ型ハイブリッド車としての走行モードということができる。

前記走行モードマップの選択により、「EVモード」と「HEVモード」との間においてモード遷移を行う場合には、図５に示すように、エンジンＥの始動・停止と、エンジンクラッチECを締結・開放する制御が実行される。また、「EVモード」の５つのモード間でのモード遷移や「HEVモード」の５つのモード間でのモード遷移を行う場合には、図５に示すON/OFF作動表にしたがって行われる。

次に、作用を説明する。
［「固定変速比モード」から「無段変速比モード」へのモード遷移制御］
実施例１では、上記「HEVモード」または「EVモード」のうち、「固定変速比モード」から「無段変速比モード」へのモード遷移パターンとしては、
(1) 「Lowモード」から「Low-iVTモード」（ハイローブレーキHLBの開放）
(2) 「2ndモード」から「High-iVTモード」（ローブレーキLBの開放）
(3) 「Highモード」から「High-iVTモード」（ローブレーキLBの開放）
との３つのモード遷移パターンを有する。

そして、前記統合コントローラ６においては、上記(1)のパターンによるモード遷移時、モード遷移前の「固定変速比モード（Lowモード）」において、ハイローブレーキHLBの伝達トルクが、第１モータジェネレータMG1の出力可能トルク以下となるように、ハイローブレーキHLBにより固定された回転要素（第２リングギヤR2）に接続される第１モータジェネレータMG1以外のトルク発生手段（第２モータジェネレータMG2とエンジンＥ）のトルクを補正する。

また、上記(2),(3)のパターンによるモード遷移時、モード遷移前の「固定変速比モード（2ndモード、Highモード）」において、ローブレーキLBの伝達トルクが、第２モータジェネレータMG2の出力可能トルク以下となるように、ローブレーキLBにより固定された回転要素（第１サンギヤS1と第２サンギヤS2）に接続される第２モータジェネレータMG2以外のトルク発生手段（第１モータジェネレータMG1とエンジンＥ）のトルクを補正する。

そして、上記(1)のパターンによるモード遷移要求が出されると、ハイローブレーキHLBにより固定された回転要素に接続される第１モータジェネレータMG1のトルクが立ち上がるのを待ってハイローブレーキHLBを切り離し「無段変速比モード（Low-iVTモード）」へモード遷移する。

また、上記(2),(3)のパターンによるモード遷移要求が出されると、ローブレーキLBにより固定された回転要素に接続される第２モータジェネレータMG2のトルクが立ち上がるのを待ってローブレーキLBを切り離し「無段変速比モード（High-iVTモード）」へモード遷移する。

以下、これらモード遷移パターンのうち、「HEV-Lowモード」から「HEV-Low-iVTモード」へのモード遷移を代表例とし、実施例１のモード遷移制御作用を説明する。

［モード遷移制御処理］
図７は実施例１の統合コントローラ６にて実行される「HEV-Lowモード」から「HEV-Low-iVTモード」へのモード遷移時におけるモード遷移制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する（モード遷移制御手段）。なお、この処理は、「HEV-Lowモード」の選択時に開始される。

ステップS401では、車両状態の検出を行う。アクセル開度APO、車速VSP、バッテリS.O.C等を検出する。これらのパラメータを元に、車両の目標駆動力Ｆを決定し、ステップS402へ移行する。

ステップS402では、ステップS401での各パラメータの検出及び目標駆動力Ｆの決定に続き、車両状態とドライバのアクセル操作、燃費等を考慮してエンジントルクTeと第２モータジェネレータトルクT2を決定し、ステップS403へ移行する。
まず、エンジントルクTeを、目標駆動力ＦとバッテリS.O.Cに応じて決定する。その上で、以下に示す「HEV-Lowモード」の制御則、
T2＝k1Ｆ＋k2Te …(1)
により、第２モータジェネレータトルクT2を決定する。

ステップS403では、ステップS402でのエンジントルクTeと第２モータジェネレータトルクT2の決定に続き、「HEV-Lowモード」時にハイローブレーキHLBにて固定された第２リングギヤR2に接続される第１モータジェネレータMG1が、機械的に出力できるトルク上限値と、「HEV-Lowモード」時にハイローブレーキHLBにて固定された第２リングギヤR2に接続される第１モータジェネレータMG1が、発熱しないトルク上限値と、のセレクトローにより、発熱しない範囲で出力できる最大トルクを第１モータジェネレータ出力可能トルクT1maxとし、ステップS404へ移行する（モータ出力可能トルク演算手段）。
ここで、「発熱しないトルク上限値」を決める際は、モード遷移に要する時間を実験やシミュレーションにより予測し、この時間に応じて、例えば、図８に示すようなテーブルを用いることにより決めても良い。

ステップS404では、ステップS403での第１モータジェネレータ出力可能トルクT1maxの算出に続き、ハイローブレーキHLBの伝達トルクTBを、以下に示すエンジントルクTeと第２モータジェネレータトルクT2との関係式から推定し、ステップS405へ移行する。
TB＝k3Ｆ＋k4Te＋k5T2 …(2)

ステップS405では、ステップS404でのハイローブレーキHLBの伝達トルクTBの推定に続き、ハイローブレーキ伝達トルクTBが第１モータジェネレータ出力可能トルクT1maxより大きいか否かを判断し、YESの場合は、モード遷移時に駆動力の抜けが発生してしまうのでステップＳ406へ移行し、NOの場合は、モード遷移時に駆動力の抜けが発生しないためステップS407へ移行する。

ステップS406では、ステップS405でのTB>T1maxとの判断に続き、ハイローブレーキ伝達トルクTBが第１モータジェネレータ出力可能トルクT1max以下となるように、エンジントルクTeと第２モータジェネレータトルクT2を再配分することにより補正し、ステップS407へ移行する。
ここで、ハイローブレーキ伝達トルクTBを第１モータジェネレータ出力可能トルクT1max以下とするためには、式(2)から以下の関係が成り立てばよいことがわかる。
T1max≧k3Ｆ＋k4Te＋k5T2 …(3)
この式(3)と式(1)の両方を満足するエンジントルクTe、第２モータジェネレータトルクT2に決定する。

ステップS407では、ステップS405でのTb≦T1maxの判断、または、ステップS406でのT2,Teトルク補正制御に続き、「HEV-Low-iVTモード」へのモード遷移要求が有るか否かを判断し、YESの場合はステップS408へ移行し、NOの場合はステップS401へ戻る。

ステップS408では、ステップS407での「HEV-Low-iVTモード」へのモード遷移要求有りとの判断に続き、第１モータジェネレータMG1へトルク指令を出力し、ステップS409へ移行する。

ステップS409では、ステップS408での第１モータジェネレータMG1へトルク指令に続き、第１モータジェネレータトルクT1が発生したか否かを判断し、YESの場合はステップS410へ移行し、NOの場合はステップS409の判断を繰り返す。

ステップS410では、ステップS409での第１モータジェネレータトルクT1の発生であるとの判断に続き、ハイローブレーキHLBの開放指令を出力し、ステップS411へ移行する。

ステップS411では、ステップS410でのハイローブレーキHLBの開放指令に続き、ハイローブレーキHLBによる伝達トルクTBがゼロになるのを待って、「HEV-Low-iVTモード」へ移行する。

［モード遷移制御作用］
実施例１の「HEV-Lowモード」から「HEV-Low-iVTモード」へのモード遷移制御作用を説明するにあたって、エンジントルクTeと第２モータジェネレータトルクT2との補正を行うことなく、第１モータジェネレータトルクT1が立ち上がるのを待ってハイローブレーキHLBを切り離す場合のモード遷移制御作用を説明する。

図９では、第１モータジェネレータMG1が接続される第２リングギヤR2がハイローブレーキHLBによりトランスミッションケースTCに固定されていて、ハイローブレーキHLBの伝達トルクで支持されている回転状態から、ハイローブレーキHLBが切り離されて第２リングギヤR2が第１モータジェネレータトルクT1により支持される回転状態に遷移する際に、第１モータジェネレータトルクT1の応答遅れによる駆動力の抜けを防止するため、時刻k1から第１モータジェネレータトルクT1の立ち上げを開始し、立ち上がりを確認してハイローブレーキHLBを切り離すようにしている。
このシーケンス制御により、第１モータジェネレータトルクT1が目標値に到達する前にハイローブレーキHLBによる伝達トルクが無くなって、ハイローブレーキHLBが支持するトルクが不足して、駆動力が抜けるのを防止する。
しかし、第１モータジェネレータトルクT1には機械的に決まる制限や熱の発生を考慮した制限がある。この制限により、図９に示すように、ハイローブレーキ伝達トルクTBが第１モータジェネレータ出力可能トルクT1maxを上回っている場合、時刻k2〜k3の間のハイローブレーキHLBによる伝達トルクを、第１モータジェネレータトルクT1に十分置き換えることができずに、ハイローブレーキHLBがスリップしてしまい、駆動力の抜けが発生することがある。

これに対し、実施例１のモード遷移制御装置では、図１０に示すようなモード遷移制御作用を示す。
すなわち、時刻k1以前は、「HEV-Lowモード」であり、ドライバの運転操作、車両状態に応じて、エンジントルクTeと第２モータジェネレータトルクT2を配分する。
時刻k1から時刻k3までは、モード遷移フェーズであり、図７に示すような制御を行う。時刻k3以降は、「HEV-Low-iVTモード」であり、ドライバの運転操作、車両状態に応じて、エンジントルクTeと第１モータジェネレータトルクT1と第２モータジェネレータトルクT2を配分する。
時刻k1から時刻k3の間では、図７のフローチャートに示した制御により、次式のような関係が成り立つ。
TB≦T1max …(5)
これにより、第１モータジェネレータトルクT1が目標トルクに到達した時刻k2から「HEV-Low-iVTモード」の制御を開始する時刻k3の間では、ハイローブレーキ伝達トルクTBはゼロとなり、ハイローブレーキHLBのスリップを防止できる。これにより、ハイローブレーキ伝達トルクTBが第１モータジェネレータ出力可能トルクT1maxを上回っている場合であっても、駆動力の抜けを確実に防止することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車のモード遷移制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 動力源としてエンジンＥと少なくとも２つのモータジェネレータMG1,MG2を有し、これらのエンジンＥ及びモータジェネレータMG1,MG2と駆動出力部材とが接続される差動装置を有する駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車において、前記駆動力合成変速機は、摩擦締結要素の締結・開放制御により、無段変速比を得る少なくとも１つの「無段変速比モード」と、固定変速比を得る少なくとも１つの「固定変速比モード」と、を有し、前記「固定変速比モード」時にブレーキにて固定された回転要素に接続されるモータジェネレータの出力可能トルクを演算するモータ出力可能トルク演算手段（ステップS403）と、前記「固定変速比モード」から前記「無段変速比モード」へのモード遷移時、「固定変速比モード」において、前記ブレーキの伝達トルクが、前記モータ出力可能トルク以下となるように、ブレーキにより固定された回転要素に接続されるモータジェネレータ以外のトルク発生手段のトルクを補正し（ステップS406）、ブレーキにより固定された回転要素に接続されるモータジェネレータのトルクが立ち上がるのを待ってブレーキを切り離し「無段変速比モード」へモード遷移するモード遷移制御手段（図７）と、を設けたため、「固定変速比モード」から「無段変速比モード」へのモード遷移時、モータ発生トルクに制限がある場合を含め、確実に駆動力抜けの発生を防止することができる。

(2) 前記モータ出力可能トルク演算手段（ステップS403）は、「固定変速比モード」時にブレーキにて固定された回転要素に接続されるモータジェネレータが、機械的に出力できるトルク上限値を演算するため、モータジェネレータトルクが機械的トルク範囲を超えず、駆動力抜けの発生を確実に回避することができる。

(3) 前記モータ出力可能トルク演算手段（ステップS403）は、「固定変速比モード」時にブレーキにて固定された回転要素に接続されるモータジェネレータが、発熱しないトルク上限値を演算するため、モータジェネレータの発熱を抑制でき、この結果、モータジェネレータ出力の低下や高性能なモータジェネレータ冷却器によるコスト増を抑えることができる。

(4) 前記モータ出力可能トルク演算手段（ステップS403）は、モード遷移に要する時間を予測し、モータジェネレータのトルク上限値を演算するため、ブレーキ開放時にモータジェネレータの発熱を確実に抑制することができる。

(5) 前記差動装置は、シングルピニオン型の第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3により構成し、前記駆動力合成変速機は、第１サンギヤS1と第２サンギヤS2とを第１回転メンバM1により直結し、第１リングギヤR1と第３サンギヤS3とを第２回転メンバM2により直結し、第２ピニオンキャリアPC2と第３リングギヤR3とを第３回転メンバM3により直結し、前記第１回転メンバM1と前記第２回転メンバM2と第３回転メンバM3と第１ピニオンキャリアPC1と第２リングギヤR2と第３ピニオンキャリアPC3との６つの回転要素を有し、前記第１回転メンバM1に、第２モータジェネレータMG2を連結し、前記第３回転メンバM3に、エンジンクラッチECを介してエンジンＥを連結すると共にエンジンクラッチEC及びシリーズクラッチSCを介して第１モータジェネレータMG1を連結し、前記第１ピニオンキャリアPC1に、ハイクラッチHCを介して第２モータジェネレータMG2を連結すると共にローブレーキLBを介して変速機ケースTCに連結し、前記第２リングギヤR2に、モータジェネレータクラッチMGCを介して第１モータジェネレータMG1を連結すると共にハイローブレーキHLBを介して変速機ケースTCに連結し、前記第３ピニオンキャリアPC3に、前記駆動出力軸OUTを連結したため、「Lowモード」から「Low-iVTモード」、「2ndモード」から「High-iVTモード」、「Highモード」から「High-iVTモード」、の３つのモード遷移パターンにおいて、(1)〜(4)に記載した効果を享受することができる。

以上、本発明のハイブリッド車のモード遷移制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施例１では、「無段変速比モード」から「固定変速比モード」へのモード遷移例として、「HEV-Lowモード」から「HEV-Low-iVTモード」へのモード遷移の場合について説明したが、「EV-Lowモード」から「EV-Low-iVTモード」へのモード遷移の場合、「HEV-2ndモード」から「HEV-High-iVTモード」へのモード遷移の場合、「EV-2ndモード」から「EV-High-iVTモード」へのモード遷移の場合、「HEV-Highモード」から「HEV-High-iVTモード」へのモード遷移の場合、「EV-Highモード」から「EV-High-iVTモード」へのモード遷移の場合にも本発明を適用できるのは勿論である。

実施例１のモード遷移制御装置は、３つのシングルピニオン型遊星歯車により構成された差動装置を有する駆動力合成変速機を搭載したハイブリッド車への適用例を示したが、例えば、特開２００３−３２８０８号公報等に記載されているようにラビニョウ型遊星歯車により構成された差動装置を有する駆動力合成変速機を搭載したハイブリッド車にも適用することができる。さらに、動力源としてエンジンと少なくとも２つのモータを有し、これらのエンジン及びモータと駆動出力部材とが接続される差動装置を有する駆動力合成変速機を備え、走行モードとして、少なくとも１つの「無段変速比モード」と「固定変速比モード」とを有する他のハイブリッド車にも適用することができる。

実施例１のモード遷移制御装置が適用されたハイブリッド車を示す全体システム図である。 実施例１のモード遷移制御装置を搭載したハイブリッド車において電気自動車モードでの５つの走行モードをあらわす共線図である。 実施例１のモード遷移制御装置を搭載したハイブリッド車においてハイブリッド車モードでの５つの走行モードをあらわす共線図である。 実施例１のモード遷移制御装置を搭載したハイブリッド車において走行モードの選択に用いられる走行モードマップの一例を示す図である。 実施例１のモード遷移制御装置を搭載したハイブリッド車において「１０の走行モード」でのエンジン・エンジンクラッチ・モータジェネレータ・ローブレーキ・ハイクラッチ・ハイローブレーキ・シリーズクラッチ・モータジェネレータクラッチの作動表である。 実施例１のモード遷移制御装置を搭載したハイブリッド車において各係合要素との関係を示す共線図である。 実施例１の統合コントローラにて実行される「HEV-Lowモード」から「HEV-Low-iVTモード」へのモード遷移時におけるモード遷移制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１のモード遷移に要する時間に対する第１モータジェネレータ出力可能トルクテーブルの一例を示す図である。 ハイローブレーキの伝達トルク補正を行わない場合の「HEV-Lowモード」から「HEV-Low-iVTモード」へのモード遷移時におけるモード遷移要求特性・ブレーキ伝達トルク特性・第１モータジェネレータトルク特性・第１モータジェネレータ回転数特性・駆動力特性をそれぞれ示すタイムチャートである。 実施例１での「HEV-Lowモード」から「HEV-Low-iVTモード」へのモード遷移時におけるモード遷移要求特性・ブレーキ伝達トルク特性・第１モータジェネレータトルク特性・第１モータジェネレータ回転数特性・駆動力特性をそれぞれ示すタイムチャートである。

符号の説明

Ｅ エンジン
MG1 第１モータジェネレータ（モータ）
MG2 第２モータジェネレータ（モータ）
OUT 駆動出力軸（駆動出力部材）
PG1 第１遊星歯車
PG2 第２遊星歯車
PG3 第３遊星歯車
HC ハイクラッチ（第１クラッチ）
EC エンジンクラッチ（第２クラッチ）
SC シリーズクラッチ（第３クラッチ）
MGC モータジェネレータクラッチ（第４クラッチ）
LB ローブレーキ（第１ブレーキ）
HLB ハイローブレーキ（第２ブレーキ）
１ エンジンコントローラ
２ モータコントローラ
３ インバータ
４ バッテリ
５ 油圧制御装置
６ 統合コントローラ
７ アクセル開度センサ
８ 車速センサ
９ エンジン回転数センサ
１０ 第１モータジェネレータ回転数センサ
１１ 第２モータジェネレータ回転数センサ
１２ 第３リングギヤ回転数センサ

Claims (4)

1. 動力源としてエンジンと少なくとも２つのモータを有し、これらのエンジン及びモータと駆動出力部材とが接続される差動装置を有する駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車において、
   前記駆動力合成変速機は、摩擦締結要素の締結・開放制御により、無段変速比を得る少なくとも１つの無段変速比モードと、固定変速比を得る少なくとも１つの固定変速比モードと、を有し、
   前記固定変速比モード時にブレーキにて固定された回転要素に接続されるモータの出力可能トルクを演算するモータ出力可能トルク演算手段と、
   前記固定変速比モードから前記無段変速比モードへのモード遷移時、固定変速比モードにおいて、前記ブレーキの伝達トルクが、前記モータ出力可能トルク以下となるように、ブレーキにより固定された回転要素に接続されるモータ以外のトルク発生手段のトルクを補正し、ブレーキにより固定された回転要素に接続されるモータのトルクが立ち上がるのを待ってブレーキを切り離し無段変速比モードへモード遷移するモード遷移制御手段と、
   を設けたことを特徴とするハイブリッド車のモード遷移制御装置。
2. 請求項１に記載されたハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
   前記モータ出力可能トルク演算手段は、固定変速比モード時にブレーキにて固定された回転要素に接続されるモータが、機械的に出力できるトルク上限値を演算することを特徴とするハイブリッド車のモード遷移制御装置。
3. 請求項１に記載されたハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
   前記モータ出力可能トルク演算手段は、モード遷移に要する時間を予測し、この予測時間が長くなるほど、固定変速比モード時にブレーキにて固定された回転要素に接続されるモータのトルク上限値を小さく演算することを特徴とするハイブリッド車のモード遷移制御装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載されたハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
   前記差動装置は、シングルピニオン型の第１遊星歯車と第２遊星歯車と第３遊星歯車により構成し、
   前記駆動力合成変速機は、第１サンギヤと第２サンギヤとを第１回転メンバにより直結し、第１リングギヤと第３サンギヤとを第２回転メンバにより直結し、第２ピニオンキャリアと第３リングギヤとを第３回転メンバにより直結し、前記第１回転メンバと前記第２回転メンバと第３回転メンバと第１ピニオンキャリアと第２リングギヤと第３ピニオンキャリアとの６つの回転要素を有し、
   前記第１回転メンバに、第２モータジェネレータを連結し、前記第３回転メンバに、第２クラッチを介してエンジンを連結すると共に第２クラッチ及び第３クラッチを介して第１モータジェネレータを連結し、前記第１ピニオンキャリアに、第１クラッチを介して第２モータジェネレータを連結すると共に第１ブレーキを介して変速機ケースに連結し、前記第２リングギヤに、第４クラッチを介して第１モータジェネレータを連結すると共に第２ブレーキを介して変速機ケースに連結し、前記第３ピニオンキャリアに、前記駆動出力部材を連結したことを特徴とするハイブリッド車のモード遷移制御装置。

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