(57)【要約】【課題】  メモリ容量を必要とすることなくモードチャッタリングを回避可能な車両の制御装置を提供すること。【解決手段】  複数の走行モードが設定された最適モードマップから、運転点に応じた最適なモードを選択するモード選択手段を備えた車両の制御装置において、前記最適モードマップにおけるモード遷移の発生を検出するモード遷移検出手段と、前記モード遷移検出手段によりモード遷移の発生が検出された時は、遷移前の走行モードを所定時間保持するモード保持手段とを設けた。【選択図】        図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の走行モードが設定された最適モードマップから、運転点に応じた最適なモードを選択するモード選択手段を備えた車両の制御装置において、
前記最適モードマップにおけるモード遷移の発生を検出するモード遷移検出手段と、
前記モード遷移検出手段によりモード遷移の発生が検出された時は、遷移前の走行モードを所定時間保持するモード保持手段と、
を設けたことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両の制御装置において、
前記モード遷移検出手段によりモード遷移の発生が検出された運転点におけるモード遷移に必要な時間を演算するモード遷移時間演算手段を設け、
前記所定時間を、前記モード遷移時間に基づいて設定することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両の制御装置において、
前記モード遷移検出手段によりモード遷移の発生が検出された運転点におけるモード遷移に必要なエネルギを演算するモード遷移エネルギ演算手段と、
遷移前のモードを継続したときのエネルギと、モード遷移した場合のエネルギが一致する時間を演算するエネルギ一致時間演算手段と、
を設け、
前記所定時間を、前記エネルギ一致時間に基づいて設定することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の車両の制御装置において、
モード遷移の遷移速度を制限する遷移速度制限手段を設け、
前記所定時間を、遷移速度が制限された遷移速度以下となるように設定することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の車両の制御装置において、
車両の走行負荷を推定する走行負荷推定手段を設け、
前記所定時間を、推定された車両の走行負荷に応じて設定することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の車両の制御装置において、
前記車両を、エンジンと少なくとも１つのモータによる複数の動力源がそれぞれ回転要素に連結される遊星歯車列と、前記回転要素のいずれかに設けられ締結により固定変速比，解放により無段変速比を達成する締結要素と、前記エンジンと前記遊星歯車列との連結状態を切り換えるエンジンクラッチを有する差動歯車変速機と、前記モータと電力の充放電を行うバッテリとを備え、前記締結要素及び前記エンジンクラッチの締結・解放の組み合わせにより複数の走行モードを達成するハイブリッド車両としたことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の車両の制御装置において、
前記遷移速度制限手段を、前記バッテリの最大放電力及び／又は最大充電力により制限する手段としたことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の車両の制御装置において、
前記遷移速度制限手段を、前記差動歯車変速機のいずれかの回転要素の回転速度を制限する手段としたことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項９】
請求項６ないし８のいずれかに記載の車両の制御装置において、
前記モード保持手段を、前記エンジンクラッチ及び前記締結要素が共に解放された第１走行モードと、前記エンジンクラッチが解放され前記締結要素が締結した第２走行モードとの間のモード遷移時に実行することを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の走行モードから最適なモードを選択して切り換える車両の制御装置に関し、特に、三要素により決定された三次元モードマップから、最適なモードを選択するハイブリッド車両の制御装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
４個以上の要素を有する２自由度の例えば遊星歯車機構により構成する差動装置に、駆動系統への出力を割り当てた要素以外の要素にブレーキを設けたパワートレーンシステムを適用したハイブリッド車両が特許文献１に開示されている。このハイブリッド車両では、例えば、２つのモータのみで無段変速比を得るEVモードと、ローブレーキを締結した固定変速比にて２つのモータで駆動するEV-LBモードと、エンジンクラッチの締結によりエンジン及び２つのモータを駆動しつつ無段変速比を得るEIVTモードと、エンジンクラッチの締結によりエンジン及び２つのモータを駆動しつつブレーキの締結により固定変速比を得るLBモードとを備えている。これら各種モードは、走行状態に応じてモードマップから適宜選択される。
【特許文献１】特開２００３-３４１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の従来技術において、例えば走行状態がEVモードとEV-LBモードとの境界線近傍に位置する場合、モードチャッタリングする虞がある。そこで、このモードチャッタリングを回避する手段として、ヒステリシスマップを別途設け、ヒステリシス領域を定義することでモードチャッタリングを回避している。しかしながら、複数のヒステリシスマップを別途メモリに記憶させる必要があり、メモリ容量の増大を招く虞がある。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、メモリ容量を必要とすることなくモードチャッタリングを回避可能な車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決するために、本発明の車両の制御装置では、複数の走行モードが設定された最適モードマップから、運転点に応じた最適なモードを選択するモード選択手段を備えた車両の制御装置において、前記最適モードマップにおけるモード遷移の発生を検出するモード遷移検出手段と、前記モード遷移検出手段によりモード遷移の発生が検出された時は、遷移前の走行モードを所定時間保持するモード保持手段とを設けた。
【発明の効果】
【０００６】
よって、最適モードマップにおけるモード遷移の発生が検出されたときは、遷移前のモードを所定時間保持することで、ヒステリシスマップ等を別途設けることなくモードチャッタリングを防止することが可能となり、メモリ容量を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のハイブリッド車を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明の実施例１におけるハイブリッド変速機を示す。本実施例１においては、前輪駆動車（ＦＦ車）用のトランスアクスルとして用いるのに有用な以下の構成とする。
【０００９】
図１において、ハイブリッド変速機は、左側からエンジンENG、ラビニョ型遊星歯車装置２および複合電流２層モータ３を同軸に配置する。ラビニョ型遊星歯車装置２は、ピニオンP2を共有するシングルピニオン遊星歯車装置４およびダブルピニオン遊星歯車装置５とから成る。シングルピニオン遊星歯車装置４はサンギヤS2およびリングギヤR2にそれぞれピニオンP2を噛合させた構造とする。ダブルピニオン遊星歯車装置５はサンギヤS1および共有ピニオンP2の他に、リングギヤR1および大径ピニオンP1を具え、大径ピニオンP1をサンギヤS1、リングギヤR1および共有ピニオンP2の３者に噛合させた構造とする。そして、遊星歯車装置４，５のピニオンP1，P2を全て、共通なキャリヤCにより回転自在に支持する。
【００１０】
以上の構成になるラビニョ型遊星歯車装置２は、サンギヤS1、サンギヤS2、リングギヤR1、リングギヤR2、ピニオンP1、ピニオンP2およびキャリヤCの７個の回転メンバを主たる要素とし、これら７個のメンバのうち、２個のメンバの回転速度を決定すると、他のメンバの回転速度が決まる２自由度の差動装置を構成する。
【００１１】
ラビニョ型遊星歯車装置２に対し本実施例１においては、図の左側に同軸に配置したエンジンENGからの回転がシングルピニオン遊星歯車装置５のリングギヤR2に入力されるよう、リングギヤR2にエンジンENGのクランクシャフトを結合する。一方で、ラビニョ型遊星歯車装置２からの出力回転を共通なキャリヤCより取り出すよう、このキャリヤCに車輪駆動系Out（例えば図1におけるディファレンシャルギヤ装置を含む終減速機６および左右駆動車輪７）を結合する。
【００１２】
複合電流２層モータ３は、インナーロータ３riと、これを包囲する環状のアウターロータ３roとを、変速機ケース１内の後軸端に同軸に回転自在に支持して具え、これらインナーロータ３riおよびアウターロータ３ro間における環状空間に同軸に配置した環状コイルよりなるステータ３ｓを変速機ケース１に固設して構成する。
【００１３】
このように、環状コイル３ｓとアウターロータ３roとで外側のモータ・ジェネレータである第２モータ・ジェネレータMG2が構成される。また、環状コイル３ｓとインナーロータ３riとで内側のモータ・ジェネレータである第１モータ・ジェネレータMG1が構成される。
【００１４】
ここでモータ・ジェネレータMG1，MG2はそれぞれ、複合電流を供給される時は供給電流に応じた個々の方向の、また供給電流に応じた個々の速度（停止を含む）の回転を出力するモータとして機能し、複合電流を供給されない時は外力による回転に応じた電力を発生する発電機として機能する。かかる複合電流２層モータ３と、ラビニョ型遊星歯車装置２との間の結合に当たっては、ダブルピニオン遊星歯車装置５のサンギヤS1に第１のモータ・ジェネレータMG1（詳しくはインナーロータ３ri）を結合し、シングルピニオン遊星歯車装置４のサンギヤS2に第２のモータ・ジェネレータMG2（詳しくはアウターロータ３ro）を結合する。
【００１５】
図２は制御装置を含んだハイブリッドシステムの構成を示す図である。
本実施例１におけるハイブリッドシステム（以下、E-IVTシステムと記載する）は、全体のエネルギを統合制御する統合コントローラ１０と、エンジンを制御するエンジンコントローラ１２(engine clutch controllerを含む)と、ハイブリッド変速機内のMGを制御するモータコントローラ１１と、MGに電気を供給するインバータ１３と電気エネルギを蓄えるバッテリ１４と、MGを含むハイブリッド変速機から成る。
【００１６】
統合コントローラ１０は、アクセル開度APとエンジン回転速度ωEと車速VSP(出力軸回転速度に比例)とに応じて、運転者が意図する運転状態を実現するように、モータコントローラ１１に目標MGトルクを、エンジンコントローラ１２に目標エンジントルクを指令する。ここで、統合コントローラ１０に入力する回転速度は、エンジン回転速度と出力軸回転速度に限定されるものではなく、ラビニョ型遊星歯車装置の回転要素のうち、いずれか２つの回転速度であれば良い。なぜなら、ラビニョ型遊星歯車装置の回転自由度は２であるので、いずれか２つの回転要素の回転速度が分かれば、他の回転要素の回転速度も分かるためである。
【００１７】
また、モータコントローラ１１への指令値は、目標MGトルクではなく目標MG回転速度とし、モータコントローラ１１内部に、PI制御器などで目標MG回転速度を実現する制御系を有しても良い。
【００１８】
（E-IVTシステムにおける制御モード）
E-IVTシステムは、主に下記に示す４つのモード
１）モード４（EVモード）
２）モード６（EV-LBモード）
３）モード２８（EIVTモード）
４）モード３０（LBモード）
を有する。
【００１９】
上記４つのモードは全て第１モータ・ジェネレータMG1及び第２モータ・ジェネレータMG2を使用する。ただし、エンジン（もしくはエンジンクラッチ）を駆動するかどうか、もしくは、ローブレーキLBを使用するかどうかが主に異なる。
【００２０】
表１は、上記４つのモードにおけるエンジンクラッチ８のオン・オフ状態と、ローブレーキLBの締結状態との関係を表す。４つのモードはいかなる走行状況であっても選択可能な訳ではなく、それぞれ限られた制御領域において達成可能である。
（表１）
2006025483.tif 000003
【００２１】
制御領域は、３軸からなる三次元空間から構成されている。３軸とは、車速VSP、駆動力F、及びバッテリのSOC（State of charge）を表す。一般に、SOCが低下すると、全てのモードの制御領域が小さくなる。ここで、駆動力Fとは車両が駆動するのに必要な要求駆動力である。特に、車速VSP，駆動力Fによって決定されるポイントを運転点と記載する。また、この運転点に対応するエンジン，各モータ・ジェネレータのトルク及び回転数を動作点と記載する。
【００２２】
上記各モードは、第１モータ・ジェネレータMG1，第２モータ・ジェネレータMG2及びエンジンそれぞれのトルクと回転速度（T1，N1，T2，N2，Te，Ne）と電力消費量に応じて決定される。要求駆動力Fは、運転者の操作するアクセルペダル開度及び車速から決定され、各４つのモードから最適なモードが選択される。
【００２３】
〔モード４（EVモード）〕
モード４では、第１モータ・ジェネレータMG1及び第２モータ・ジェネレータMG2のみ使用する。ラビニョ型遊星歯車装置２において、第１及び第２モータ・ジェネレータMG1，MG2のトルクをT1，T2、回転速度をN1，N2、出力軸トルクをT0、出力軸回転数をN0とすると、下記の式により表される。
(式１）
N2＝｛−βN1＋（１＋α＋β）N0｝/（１＋α）
T1＝βT0/（１＋α＋β）
T2＝（１＋α）T0/（１＋α＋β）
尚、α，βはラビニョ型遊星歯車のギヤ比に相当する。リングギヤR2（エンジン）とキャリヤC（出力軸）のギヤ比を１とした場合、リングギヤR2とサンギヤS1（MG1）とのギヤ比をαとする。また、キャリヤCとサンギヤS2（MG2）とのギヤ比をβとする。
【００２４】
上記関係式（１）に基づいてモード４における駆動力制御が実行される。図３は、車速VSPと要求駆動力Fによって決定されたモード４（EVモード）制御領域を表す図である。E-IVTシステムの制御領域では、二つの入力（車速VSP及び要求駆動力F）によって決定される運転点が属している制御領域が最適モードとして決定される。
【００２５】
〔モード６（EV-LBモード）〕
モード６では、第１及び第２モータ・ジェネレータMG1，MG2とローブレーキLBを使用する。図４は、車速VSPと要求駆動力Fによって決定されるモード６（EV-LBモード）制御領域を表す図である。モード６が選択されると、下記式（２）に基づいて駆動力制御が実行される。
（式２）
N1＝（１＋α＋γ）N0/γ
N2＝（γ−β）N0/γ
T2＝｛（１＋α＋γ）T1−γT0｝/（β−γ）
TL＝T0−T1−T2
尚、TLはローブレーキLBのトルク，γはキャリヤCとローブレーキLBとのギヤ比である。
【００２６】
〔モード２８（EIVTモード）〕
モード２８では、第１モータ・ジェネレータMG1，第２モータ・ジェネレータMG2及びエンジンを使用する。図５は、車速VSPと要求駆動力Fによって決定されるモード２８（EIVTモード）制御領域を表す図である。よって、モード２８の制御領域では、三つの入力に依存することとなる。モード２８が選択されると、下記式３に基づいて駆動力制御が実行される。
（式３）
N1＝−αN0＋（１＋α）Ne
N2＝（１＋β）N0−βNe
T1＝｛１/（１＋α＋β）｛βT0−（１＋β）Te｝｝
T2＝T0−T1−Te
尚、Neはエンジン回転数、Teはエンジントルクである。
【００２７】
〔モード３０（LBモード）〕
モード３０では、第１モータ・ジェネレータMG1，第２モータ・ジェネレータMG2，エンジン及びローブレーキLBを使用する。図６は、車速VSPと要求駆動力Fによって決定されるモード３０（LBモード）制御領域を表す図である。よって、モード３０の制御領域では、三つの入力に依存することとなる。モード３０が選択されると、下記式４に基づいて駆動力制御が実行される。
（式４）
N1＝｛（１＋α＋γ）/γ｝N0
N2＝−｛（β−γ）/γ｝N0
Ne＝｛（１＋γ）/γ｝N0
TL＝T0−T1−T2−Te
T2＝｛１/（β−γ）｝(−γT0＋（１＋α＋γ）T1＋（１＋γ）Te)
【００２８】
尚、以上４つのモードについて説明したが、例えば、第１モータ・ジェネレータMG1を変速機ケースに固定するハイブレーキを追加し、ハイブレーキモードを追加してもよいが特に限定しない。
【００２９】
（SOCに応じた最適モード選択過程について）
上述の４つのモードのうち、ある車速VSP及び要求駆動力Fによって決定される運転点では、複数のモードが重なる。このとき、選択された複数のモードのうち燃費効率の最も良好なモードが選択される。具体的には、モータ・ジェネレータMG1，MG2の電力収支を計算する。次に、電力収支と燃料消費量の関係から、最も燃料消費量の少ないモードが選択される。
【００３０】
ここでは、SOCよりもむしろ、燃料1cc当たりどの程度駆動力に寄与するかを表す駆動効率EFFを用いる。駆動効率EFFとSOCは密接な関係を有している。SOCが高いときはバッテリは充電を必要としておらず、このとき燃料消費量は低いため供給される燃料は、充電には使用されず駆動に使用されるため駆動効率EFFは高い。一方、SOCが低いときは、バッテリが充電を必要としており、バッテリを充電するためにエンジンを駆動する必要があり、このとき燃料消費量が増加するため駆動効率EFFは低い。この関係を用いてモードと駆動効率の関係から、最終的にモードとSOCの関係に読み替えて最適モードマップを構築する。
【００３１】
（最適モードマップの構築論理）
次に、最適モードマップの構築論理について説明する。
【００３２】
（ステップ１）
エンジンの燃料消費軸に沿って、全ての可能なモードにおける電力Eを演算する。この電力Eは、第１モータ・ジェネレータMG1，第２モータ・ジェネレータMG2の電力収支（電力、及び電力損失（モータ損失やインバータ損失を含む））に対応する。
【００３３】
（ステップ２）
電力関数E＝f(fuel)は、燃料消費量に応じた電力の関数である。ステップ１で演算された各モードにおける電力の内、各燃料消費量に対して最大の電力を発生可能なモードを選択する。すなわち燃料消費量fuelに対する最適なモード関数が得られる。ここで、E>０はバッテリが充電されている状態を表し、E<０はバッテリが電力を消費している状態を表す。
【００３４】
（ステップ３）
ステップ２で得られた電力関数Eから、駆動効率関数EFF＝g(fuel)を演算する。駆動効率関数EFFは、燃料消費量に対する電力比である。すなわち、バッテリを最大限利用したときの燃料消費量fuel0に比べ、更に燃料を消費{fuel(i)−fuel0}したときに増加する電力収支{E(i)−E(fuel0)}の分を演算すれば、燃料がどの程度電力収支の改善に寄与したかが分かる。すなわち電力収支の改善寄与度とは、燃料がどの程度駆動力に使用されたかを表す駆動効率EFFを表すことになる。
【００３５】
（ステップ４）
ステップ３で得られた駆動効率関数を逆変換し、燃料消費関数fuel＝h1(EFF)を演算する。
【００３６】
（ステップ５）
ステップ４及びステップ２の演算結果から、モード関数Mode＝h2(EFF)が得られる。すなわち、推定される駆動効率EFFに応じた制御モードが得られる。
【００３７】
上記ステップにより、車速VSP，要求駆動力F，駆動効率EFFに基づく三次元最適モードマップを構築する。駆動効率EFFは、変数として電力E及び燃料消費量fuelから得られる。また、上述したようにSOCとEFFには密接な関係があるため、この関係を用いて車速VSP，要求駆動力F，SOCに基づく三次元最適モードマップが作成される。
【００３８】
（統合コントローラにおける回転数及びトルク制御）
次に、統合コントローラ１０の構成について説明する。図７は統合コントローラ１０内の制御構成を表すブロック図である。
【００３９】
モード演算部１０１では、要求駆動力F，車速VSP及びSOC〔電力充電量ΔC（予測値を含む）,電力放電量ΔD（予測値を含む）〕に基づく運転点に応じた最適モードを選択し、保持時間演算部１０６に選択されたモード指令を出力する。
目標値演算部１０２，１０３，１０４，１０５では、要求駆動力F，車速VSP及びSOCに基づいてエンジン，各モータ・ジェネレータMG1，MG2の最適な目標回転数及び目標トルクを演算する。
保持時間演算部１０６では、モード遷移が検出された際、現在のモードを保持する保持時間を演算し、保持時間経過前は現在のモードを最適モードとしてセレクト１０７に出力し、保持時間経過後はモード演算部１０１で選択された最適モードをセレクタ１０７に出力する。
セレクタ１０７では、最適な制御を選択し、EIVTシステム（モータコントローラ１１及びエンジンコントローラ１２）に指令信号を出力する。
【００４０】
（目標値演算部の構成）
目標値演算部１０２〜１０５における制御処理について説明する。この制御処理により、車速VSP，要求駆動力F，SOC（ΔC，ΔD）により決定される運転点において、各制御モードに応じた最適な目標値（Te*，Ne*），（T1*，N1*），（T2*，N2*）を決定する。
【００４１】
目標値演算部１０２では、モードマップから、EVモードにおける目標第１モータ・ジェネレータ回転数N1*を読み込む。また、第２モータ・ジェネレータ回転数N2は、車速VSP及び目標第１モータ・ジェネレータ回転数N1*を用いて式（１）から演算する。また、第１及び第２モータ・ジェネレータトルクT1*，T2*は、要求駆動力Fに対応する出力軸トルクToを用いて式（１）から演算する。
【００４２】
目標値演算部１０３では、モードマップから、EV-LBモードにおける目標第１モータ・ジェネレータトルクT1*を読み込む。また、目標第２モータ・ジェネレータトルクT2*は、要求駆動力Fに対応する出力軸トルクTo及び目標第１モータ・ジェネレータトルクT1*を用いて式（２）から演算する。また、第１及び第２モータ・ジェネレータ回転数N1*，N2*は、車速VSPを用いて式（２）より演算する。
【００４３】
目標値演算部１０４では、モードマップから、EIVTモードにおける目標エンジントルクTe*及び目標エンジン回転数Ne*を読み込む。また、第１及び第２モータ・ジェネレータ回転数N1*，N2*は、車速VSP及び目標エンジン回転数Ne*を用いて式（３）から演算する。また、目標第１モータ・ジェネレータトルクT1*は、目標エンジントルクTe*及び要求駆動力Fに対応する出力軸トルクToから演算する。また、目標第２モータ・ジェネレータトルクT2*は、各目標トルク値T1*，Te*，F（＝To）に基づいて式（３）より演算する。
【００４４】
目標値演算部１０５では、モードマップから、LBモードにおける目標エンジントルクTe*と目標第１モータ・ジェネレータトルクT1*を読み込む。また、各目標回転数Ne*，N1*，N2*は、車速VSPを用いて式（４）から演算する。目標第２モータ・ジェネレータトルクT2*は、各目標トルク値T1*，Te*，F（＝To）に基づいて式（４）より演算する。
【００４５】
（保持時間演算部について）
ここで保持時間演算部１０６について、従来技術の課題と共に説明する。図８は、従来技術の所定SOCにおけるEV-LBモード（モード６）のヒステリシスマップを表す。また、図９は、従来技術の所定SOCにおけるEVモード（モード４）のヒステリシスマップを表す。最適モードマップにおけるEV-LBモードとEVモードの境界領域には図８，９に示すようなヒステリシス領域を設定し、EV-LBモードにおいて例え最適モードがEVモードであったとしてもEV-LBモードを保持し、一方EVモードにおいて例え最適モードがEV-LBモードであったとしても、EVモードを保持することでモードチャッタリングを防止している。
【００４６】
しかしながら、複数のヒステリシスマップを別途メモリに記憶させる必要があり、メモリ容量の増大を招く虞がある。また、一旦記憶させたメモリの領域は走行時に変更できないため、走行状況等によってはエネルギ損失が増大する虞がある。そこで、本実施例１ではモード遷移に必要な遷移エネルギ，走行負荷，モード遷移によるショック防止の観点から演算された時間によってモードチャッタリング防止を行った。尚、ここでは、簡単のためEVモードとEV-LBモード間におけるモード遷移について詳述するが、他の制御モード間の遷移に適用しても良いことは言うまでもない。
【００４７】
図１０は実施例１におけるモードチャッタリング防止制御処理を表すフローチャートである。
ステップａ１では、現在のモードが最適モードと一致しているかどうかを判断し、一致しているときは本制御フローを終了し、それ以外はステップａ２へ進む。
ステップａ２では、遷移時間tMS及び遷移エネルギEMS演算処理を実行する。尚、この演算処理については後述する。
ステップａ３では、カウンタtime_counterのカウントアップを行う。
ステップａ４では、カウンタtime_counterが遷移時間tMS以上経過したかどうかを判断し、経過したときはステップａ５へ進み、それ以外は本制御フローを終了する。
【００４８】
ステップａ５では、最適モードに遷移した際のエネルギと遷移エネルギEMSとの和E(optimal)と、現在のモードを保持した場合のエネルギE(current)が一致する時間τを演算する。
ステップａ６では、カウンタtime_counterがτ経過したかどうかを判断し、経過したときはステップａ７へ進み、それ以外は本制御フローを終了する。
ステップａ７では、現在のモードから最適モードへ遷移させる。
ステップａ８では、カウンタtime_counterを０にリセットする。
【００４９】
図１１は上述のステップａ２における遷移時間tMS及び遷移エネルギEMS演算処理を表すフローチャートである。
ステップｂ１では、N1(j)，N2(j)，Nc(j)｛j＝1,2,3｝を演算する。Ncとはエンジンクラッチの回転数である。尚、このjの数は任意に設定する値であり、本実施例１ではほぼN1の回転数がほぼ等間隔となるように設定されているが、更に複数に分割してもよく特に限定しない。
ステップｂ２では、j=3まで演算が終了しているかどうかを判断し、終了した場合にはステップｂ９へ進み、それ以外はステップｂ３へ進む。
ステップｂ３では、バッテリ最大放電力PB,maxもしくはバッテリ最大充電力PB,minに規定されたjに対応する初期仮決めトルクT1(j)#1及びT2(j)#1を演算する。
ステップｂ４では、反復演算が所定回数行われたかどうかを判断し、行われていないときはステップｂ６へ進み、それ以外はステップｂ５へ進む。
ステップｂ５では、カウンタkをカウントアップする。
ステップｂ６では、カウンタkの回数に対応する仮決めトルクT1(j)#k,T2(j)#kを演算する。
ステップｂ７では、カウンタkをリセットする。
ステップｂ８では、カウンタjをカウントアップする。
ステップｂ９では、カウンタjをリセットする。
ステップｂ１０では、tMS及びEMSを演算する。
【００５０】
ここで、
TO:トルクの目標値（駆動力に比例）
TR:走行抵抗（推定値）
PB,max：バッテリの最大放電力
PB,min：バッテリの最大充電力
Loss:電気ロス（第１モータ・ジェネレータ，第２モータジェネレータ，インバータに関するロス）
T1：第１モータ・ジェネレータトルク
T2：第２モータ・ジェネレータトルク
N1：第１モータジェネレータ回転数
N2：第２モータジェネレータ回転数
k1,k2,k3,k4,k5,k6：最適モードに関する変数
ωi（=Nc）：input回転数（エンジンクラッチ８の回転数）
とする。尚、走行抵抗TRの推定方法については特に限定しないが、例えば、消費するエネルギに対する車両加速度等から推定すればよいため説明を省略する。
【００５１】
図１２は、EV-LBモード内の運転点から最適モードとしてEVモードに遷移した直後の運転点Q1におけるEV-LBモードとEVモードの共線図を表す。EV-LBモードからEVモードに遷移するときは、第1モータ・ジェネレータ回転数N1は減少し、第2モータ・ジェネレータ回転数N2は正回転側に増大する。ここで、現在の各回転要素のトルクと回転数が分かれば、その運転点における他のモードにおける回転要素のトルクと回転数も演算できる。
【００５２】
そこで、EV-LBモードにおける回転要素の回転数Ni(mode6)とEVモードにおける回転要素の回転数Ni(mode4)との偏差を複数の間隔に分割し、各区間における遷移時間を演算する。図１３は第1モータ・ジェネレータ回転数N1の偏差を等間隔に4分割した例を示す。遷移途中の回転数をN1(j)｛j＝1〜4｝とし、この回転数に対応する時刻をtjとする。
【００５３】
（1回目の反復演算）
時刻t(0)において、バッテリの最大放電力及び最大充電力を用いた場合にトルクがどの程度変化するかを演算する。このとき、損失Lossについては、とりあえず現在の回転数とトルク｛T1(t0),N1(t0),T2(t0),N2(t0)｝を用いて演算する。
TO＝k1TR＋k2T1(j)＋k3T2(j)
N1T1(j)＋N2T2(j)＋Loss＝（PB,max,PB,min）
【００５４】
このとき、最大放電力及び最大充電力それぞれに対応した初期仮決めトルク（j=1）として、
PB,max→T1(1)#1（PB,max）&T2(1)#1（PB,max）
PB,min→T1(1)#1（PB,min）&T2(1)#1（PB,min）
がそれぞれ演算される。
また、input回転数の関係に置き換えると、
dωi/dt＝k4TR＋k5T1＋k6T2
から、
T1(1)#1（PB,max）&T2(1)#1（PB,max）→dωi(1)/dt（PB,max）
T1(1)#1（PB,min）&T2(1)#1（PB,min）→dωi(1)/dt（PB,min）
となる。
【００５５】
EV-LBモードとEVモードにおける各モータ・ジェネレータ回転数N1,N2については既知であり、PB,maxとPB,minのどちらかを選択することで遷移速度を制限できる。また、他の制限要素として、変速比の変化率最大値や、モード遷移に伴うショックを抑制する各回転要素の回転数やトルクの最大値によって制限してもよい。
【００５６】
上記各結果から、バッテリ最大放電力の場合を選択し、
T1(1)#1（PB,max）→T1(1)#1
T2(1)#1（PB,max）→T2(1)#1
dωi(1)/dt（PB,max）→dωi(1)/dt#1
となる。
【００５７】
（2回目の反復演算）
上記1回目の演算結果に基づき、再度演算する。今度は損失Lossを前回の演算結果に基づくトルクを用いることでより正確なLossを演算する。これにより、
TO＝k1TR＋k2T1(1)#2＋k3T2(1)#2
N1(t0)T1(1)#2＋N2(t0)T2(1)#2＋Loss(T1(1)#1,N1(t0),T2(1)#1,N2(t0))＝PB,max
このとき、
dωi(1)#2/dt＝k4TR＋k5T1(1)#2＋k6T2(1)#2
となる。
【００５８】
上記結果から、N1(1)に対応するNc(1)の回転数（＝ωi）も演算によって求められるため、
t1＝t(1)-t(0)＝｛Nc(1)-Nc(mode6)｝/（dωi(1)#k/dt）
Nc＝｛(1＋β)N1＋αN2｝/（1＋α＋β）
ここで、kは反復演算の回数を示し、一般に2回反復すれば十分である。
また、時刻t(0)からt(1)の間において消費する電力は
Pt0→t1＝N1(t0)T1(1)#k＋N2(t0)T2(1)#k＋Loss(N1(t0),T1(1)#k,N2(t0),T2(1)#k)
と表される。
【００５９】
同様の反復演算を時刻t(1)からt(2)の間（＝t2）、時刻t(2)からt(3)の間（＝t3）、時刻t(3)からt(4)の間（＝t4）において実行する。以上の結果から、
tMS＝Σtj    （j＝1〜4）
と表される。
また、遷移に必要なエネルギは、
EMS＝Σ（tj-1・Pt(j-1)→t(j)）  j＝1〜4
と表される。
【００６０】
（モードチャッタリング防止制御処理の作用効果）
次に、モードチャッタリング防止制御処理について説明する。図１４はtMSとカウンタtime_counterの関係を表す図である。図１４中●はtMSを表し、○はτを表し、実線はカウンタtime_counterのカウント値を表す。現在のモードが最適モードでない（モード不一致と記載する）ときは、上述した処理により遷移時間tMS及び遷移エネルギEMSを演算し、カウンタtime_counterのカウントアップを開始する。モード不一致の状態が継続すると、カウンタtime_counterの値は大きくなるが、遷移時間tMSは制御周期ごとに演算されるため、走行状況に応じた値が常に算出されるものとする。
【００６１】
カウントアップされた値が遷移時間tMSを上回ると、最適モードに遷移した際のエネルギと遷移エネルギEMSとの和E(optimal)と、現在のモードを保持した場合のエネルギE(current)とが一致する時間τの演算を行う。図１５はモード遷移に伴うエネルギを表す図である。図中、ハッチング領域が遷移エネルギEMSであり、P6の高さの点線で囲まれた長方形領域がE(current)、太線で囲まれた領域がE(optimal)となる。図１５に示すように、モード遷移を行う場合、回転数やトルクの関係を変更するためのエネルギを必要とするため、一旦バッテリ電力は放電側に移行することとなる。カウンタtime_counterがτ経過したかどうかを判断し、経過したときは現在のモードから最適モードへ遷移する。
【００６２】
上記実施例１の作用効果について以下に列挙する。
(1)モード遷移に必要なエネルギが大きいときは、極力遷移前のモードを保持することで、モードチャッタリングによるエネルギ消費を抑制することができる。また、モード遷移に必要なエネルギが小さいときは、素早く最適モードに遷移することで、やはりエネルギ消費を抑制することができる。
【００６３】
このように、最適モードマップにヒステリシス領域を設定することなく、遷移エネルギに基づいて演算された時間によってモード遷移を制御することで、メモリ容量を必要とすることなく、簡単な演算で走行状況に応じたモード遷移を達成することができる。特に、EIVTシステムのように複数のモードを有する車両にあってはメモリ容量を大きく削減することができる。
【００６４】
(2)モード遷移における遷移時間tMS及び遷移エネルギEMSを演算する際、推定された走行負荷TRを導入して演算することで、走行環境に応じた保持時間を設定することができる。
【００６５】
(3)インバータやモータ等で発生する損失Lossを、モード遷移中のモータ回転数及びトルクから反復演算により算出することで、正確な遷移時間及び遷移エネルギを演算することができる。
【００６６】
(4)モード遷移における遷移時間tMS及び遷移エネルギEMSを演算する際、バッテリの最大放電力もしくは最大充電力に基づいて演算することで、現実のバッテリ能力に合わせた正確な遷移時間及び遷移エネルギを演算することができる。尚、実施例１では、エンジンクラッチ８の回転速度dωi/dtを用いて遷移時間を演算したが、他の回転要素（例えばローブレーキLB等）の回転速度を用いて遷移時間を演算しても良い。尚、遷移時間を演算する際、回転速度に制限を加えることで、モード遷移に伴うショックを防止することができる。
【００６７】
(5)EVモードとEV-LBモードとの間で遷移する場合には、エンジン等の燃料消費量を考慮する必要がないため、簡単な構成で遷移時間及び遷移エネルギを演算することができる。
【実施例２】
【００６８】
次に、実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。図１６は実施例２におけるモードチャッタリング防止制御処理を表すフローチャートである。実施例１ではカウンタtime_counterがtMSを経過した後にτを演算したが、実施例２ではτを演算することなく、単にtMSの経過によってモード遷移を行う点が異なる。これにより、演算負荷を軽減することができる。
【実施例３】
【００６９】
次に、実施例３について説明する。基本的な構成は実施例１と同様であるため異なる点についてのみ説明する。図１７は実施例３におけるモードチャッタリング防止制御処理を表すフローチャートである。実施例３では、単に所定時間保持する構成となっている。すなわち、ステップｃ１においてカウンタtime_counterが所定値tA経過したかどうかを判断し、経過したときはモード遷移を行う。これにより、演算処理等を全く行うこと無くモードチャッタリング防止制御を達成することができる。
【００７０】
以上本願発明について、上記各実施例に基づいて説明したが、EIVTシステムに限らず、複数の走行モードを持つ電気自動車や、ハイブリッド車両、内燃機関により走行する車両のモードチャッタリング防止処理に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施例１におけるハイブリッドシステムの機械的構成を示す全体図である。
【図２】実施例１におけるハイブリッドシステムの制御構成を表すブロック図である。
【図３】実施例１におけるハイブリッドシステムのEVモードの制御領域を表すマップである。
【図４】実施例１におけるハイブリッドシステムのEV-LBモードの制御領域を表すマップである。
【図５】実施例１におけるハイブリッドシステムのEIVTモードの制御領域を表すマップである。
【図６】実施例１におけるハイブリッドシステムのLBモードの制御領域を表すマップである。
【図７】実施例１における統合コントローラの制御構成を表すブロック図である。
【図８】従来のEV-LBモードにおけるヒステリシスマップである。
【図９】従来のEVモードにおけるヒステリシスマップである。
【図１０】実施例１におけるモードチャッタリング防止制御処理を表すフローチャートである。
【図１１】実施例１における遷移時間及び遷移エネルギ演算処理を表すフローチャートである。
【図１２】実施例１における、ある運転点におけるEV-LBモードとEVモードそれぞれの共線図を表す図である。
【図１３】実施例１における遷移時間演算処理を表すタイムチャートである。
【図１４】実施例１におけるカウンタと遷移時間との関係を表すタイムチャートである。
【図１５】実施例１における遷移エネルギの関係を表す図である。
【図１６】実施例２におけるモードチャッタリング防止制御処理を表すフローチャートである。
【図１７】実施例３におけるモードチャッタリング防止制御処理を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１  変速機ケース
２  ラビニョ型遊星歯車装置
３  複合電流２層モータ
MG1  第１モータ・ジェネレータ
MG2  第２モータ・ジェネレータ
４  シングルピニオン型遊星歯車装置
５  ダブルピニオン型遊星歯車装置
６  終減速機
７  左右駆動輪
８  エンジンクラッチ
LB  ローブレーキ
１１  モータコントローラ
１２  エンジンコントローラ
１３  インバータ
１４  バッテリ
１５  エンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2006025483.tif 000016
【図１４】
2006025483.tif 000017
【図１５】
2006025483.tif 000018
【図１６】
2006025483.tif 000019
【図１７】
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