(57)【要約】【課題】  モータのトルク範囲を最大限まで利用しつつ、モータの出力リミットによるショックの発生を防ぐことができるハイブリッド車のモード遷移制御装置およびモード遷移制御方法を提供する。【解決手段】  モータの状態に基づいて、モータトルク上限値１を設定するモータトルク上限値設定手段（ステップS5）と、モータトルク上限値１と現在のモータの発生トルクとの差分である余裕トルクを算出する余裕トルク算出手段（ステップS6）と、モード遷移に要するモータトルクであるモード遷移時所要トルクを算出するモード遷移時所要トルク算出手段（ステップS7）と、を備え、モード遷移制御手段は、余裕トルクがモード遷移時所要トルク以下のとき、モード遷移を開始する（ステップS10）。【選択図】        図５
2006298079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力発生源としてエンジンとモータを有し、
前記エンジンとモータと出力部材を連結する駆動力合成変速機と、
所定のモード遷移許可条件のとき、前記モータの駆動力で前記エンジンを始動させ、電気自動車走行モードからハイブリッド車走行モードへのモード遷移を行うモード遷移制御手段と、
を備えたハイブリッド車において、
前記モータまたはこのモータに電力を供給するバッテリの状態に基づいて、モータトルク上限値を設定するモータトルク上限値設定手段と、
前記モータトルク上限値と現在のモータの発生トルクとの差分である余裕トルクを算出する余裕トルク算出手段と、
前記モード遷移に要するモータトルクであるモード遷移時所要トルクを算出するモード遷移時所要トルク算出手段と、
を備え、
前記モード遷移制御手段は、前記余裕トルクが前記モード遷移時所要トルク以下のとき、モード遷移を開始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。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
前記モータトルク上限値設定手段は、前記モータまたはバッテリの瞬時定格を第１モータトルク上限値として設定し、
前記余裕トルク検出手段は、前記第１モータトルク上限値と現在のモータの発生トルクとの差分から余裕トルクを検出し、
前記モード遷移制御手段は、前記余裕トルクが前記第１モータトルク上限値以下のとき、前記モード遷移を開始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。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
前記モータトルク上限値設定手段は、前記モータまたはバッテリの時間定格と連続定格の一方を第２モータトルク上限値として設定し、
前記モード遷移制御手段は、現在のモータの駆動力分発生トルクが前記第２モータトルク上限値以上のとき、前記モード遷移を開始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。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
前記モータトルク上限値設定手段は、モータトルク、モータパワー、バッテリパワーの各上限値の少なくとも１つに基づいて、前記モータトルク上限値を設定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。
【請求項５】
請求項４に記載のハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
前記モータトルク上限値設定手段は、前記モータのコイル温度、ステータ温度、ロータ温度、バッテリ温度の少なくとも１つに基づいて、前記モータトルク、モータパワー、バッテリパワーの各上限値を変化させ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。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
前記モード遷移時所要トルク算出手段は、前記エンジンクラッチの締結時に前記エンジンの引きずりトルク分を前記モータで補償するための必要トルクを、前記モード遷移時所要トルクと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。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
前記モード遷移時所要トルク算出手段は、極力エンジン始動が容易な回転数までエンジン入力軸回転数を変速するのに必要なトルク分を、前記モード遷移時所要トルクと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。
【請求項８】
駆動力発生源としてエンジンとモータを有し、
前記エンジンとモータと出力部材を連結する駆動力合成変速機と、
所定のモード遷移許可条件のとき、前記モータの駆動力で前記エンジンを始動させ、電気自動車走行モードからハイブリッド車走行モードへのモード遷移を行うモード遷移制御手段と、
を備えたハイブリッド車において、
前記モータまたはこのモータに電力を供給するバッテリの状態に基づいて、モータトルク上限値を設定し、
このモータトルク上限値と現在のモータの発生トルクとの差分である余裕トルクを算出し、
前記モード遷移に要するモータトルクであるモード遷移時所要トルクを算出し、
前記余裕トルクが前記モード遷移時所要トルク以下のとき、モード遷移を開始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方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンとモータを駆動力発生源とするハイブリッド車のモード遷移制御装置およびモード遷移制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハイブリッド車のモード遷移制御装置では、車速とアクセル開度から求めた要求駆動力とに基づいて、電気自動車走行モードからハイブリッド車走行モードへの遷移を開始している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１６５５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来技術では、モード遷移中に大きなモータトルクを要するため、モード遷移中にモータ出力にリミットがかかり、ショックを発生するという問題がある。一方、モード遷移中にモータ出力にリミットがかからないよう、必要以上にモード遷移開始タイミングにマージンを設けた場合には、モータのトルク範囲を最大限まで利用できず、駆動力要求に対する駆動力の追従性が悪化するという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、電気自動車走行モードからハイブリッド車走行モードへのモード遷移において、モータのトルク範囲を最大限まで利用しつつ、モータの出力リミットによるショックの発生を防ぐことができるハイブリッド車のモード遷移制御装置およびモード遷移制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド車のモード遷移制御方法では、
駆動力発生源としてエンジンとモータを有し、前記エンジンとモータと出力部材を連結する駆動力合成変速機と、所定のモード遷移許可条件のとき、前記モータの駆動力で前記エンジンを始動させ、電気自動車走行モードからハイブリッド車走行モードへのモード遷移を行うモード遷移制御手段と、備えたハイブリッド車において、
前記モータまたはこのモータに電力を供給するバッテリの状態に基づいて、モータトルク上限値を設定し、このモータトルク上限値と現在のモータの発生トルクとの差分である余裕トルクを算出し、前記モード遷移に要するモータトルクであるモード遷移時所要トルクを算出し、前記余裕トルクが前記モード遷移時所要トルク以下のとき、モード遷移を開始することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明にあっては、モード遷移時所要トルクを考慮し、余裕トルクがモード遷移時所要トルク以下のとき、モード遷移を開始するため、モータのトルク範囲を最大限に利用しつつ、モード遷移中のモータ出力にリミッタがかかることにより、ショックが発生するのを回避できる。
【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。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
［ハイブリッド車の駆動系構成］
図１は、実施例１の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における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、出力ギヤOG（出力部材）と、駆動力合成変速機TMと、を有する。
【０００９】
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からの目標エンジントルク指令に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度等が制御される。
【００１０】
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、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータジェネレータである。この同期型モータジェネレータは、インナーロータIRとステータＳとアウターロータORとを径方向に重ね合わせた多層モータCMのうち、アウターロータORとステータＳとで第１モータジェネレータMG1を構成し、アウターロータORとステータＳとで第２モータジェネレータMG2を構成する。このインナーロータIRとアウターロータORとは、ステータＳに対し、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印加することによりそれぞれ独立に制御される。
【００１１】
駆動力合成変速機TMは、ラビニョウ型遊星歯車列PGRと、ローブレーキLBと、を有し、前記ラビニョウ型遊星歯車列PGRは、第１サンギヤS1と、第１ピニオンP1と、第１リングギヤR1と、第２サンギヤS2と、第２ピニオンP2と、第２リングギヤR2と、互いに噛み合う第１ピニオンP1と第２ピニオンP2とを支持する共通キャリアPCと、によって構成されている。つまり、ラビニョウ型遊星歯車PGRは、第１サンギヤS1と、第１リングギヤR1と、第２サンギヤS2と、第２リングギヤR2と、共通キャリアPCと、の５つの回転要素を有する。この５つの回転要素に対する入出力部材の連結関係について説明する。
【００１２】
第１サンギヤS1には、第１モータジェネレータMG1が連結されている。前記第１リングギヤR1は、ローブレーキLBを介してケースに固定可能に設けられている。前記第２サンギヤ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リングギヤR2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。前記共通キャリアPCには、出力ギヤOGが直結されている。なお、出力ギヤOGからは、図外の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。
【００１３】
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（第１サンギヤS1）、エンジンＥ（第２リングギヤR2）、出力ギアOG（共通キャリアPC）、ローブレーキLB（第１リングギヤR1）、第２モータジェネレータMG2（第２サンギヤS2）の順に配列され、ラビニョウ型遊星歯車列PGRの動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデルを導入することができる。
【００１４】
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になるように配置したものである。
【００１５】
エンジンクラッチECとローブレーキLBは、後述する油圧制御装置５からの油圧により締結される多板摩擦クラッチと多板摩擦ブレーキであり、エンジンクラッチECは、図２の共線図上において、エンジンＥと共に第２リングギヤR2の回転速度軸と一致する位置に配置され、ローブレーキLBは、図２の共線図上において、第１リングギヤR1の回転速度軸（出力ギヤOGの回転速度軸と第２サンギヤS2の回転速度軸との間の位置）に配置される。
【００１６】
［ハイブリッド車の制御系構成］
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２リングギヤ回転数センサ１２と、を有して構成されている。
【００１７】
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。
【００１８】
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（デバイス制御信号）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。
【００１９】
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三相交流を作り出す。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。
【００２０】
前記油圧制御装置５は、統合コントローラ６からの油圧指令を受け、エンジンクラッチECと、ローブレーキLBと、の締結油圧制御および解放油圧制御を行う。この締結油圧制御および解放油圧制御には、滑り締結制御や滑り解放制御による半クラッチ制御も含む。
【００２１】
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２リングギヤ回転数センサ１２からの入力回転速度（エンジン入力軸回転数）ωi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。
【００２２】
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。
【００２３】
［ハイブリッド車の走行モード］
実施例１のハイブリッド車における走行モードとしては、電気自動車無段変速モード（以下、「EVモード」という。）と、電気自動車固定変速モード（以下、「EV-LBモード」という。）と、ハイブリッド車固定変速モード（以下、「LBモード」という。）と、ハイブリッド車無段変速モード（以下、「E-iVTモード」という。）と、を有する。なお、前記「EVモード」と前記「EV-LBモード」とが「電気自動車走行モード」であり、前記「LBモード」と前記「E-iVTモード」が「ハイブリッド車走行モード」である。
【００２４】
前記「EVモード」は、図２(a)の共線図に示すように、二つのモータジェネレータMG1.MG2のみで走行する無段変速モードであり、エンジンＥは駆動（最低域回転数制御）でエンジンクラッチECは解放である。
【００２５】
前記「EV-LBモード」は、図２(b)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結した状態で、二つのモータジェネレータMG1,MG2のみで走行する固定変速モードであり、エンジンＥは駆動（最低域回転数制御）でエンジンクラッチECは解放である。第１モータジェネレータMG1から出力Outputへの減速比、および、第２モータジェネレータMG2から出力Outputへの減速比が大きいので駆動力が大きく出るモードである。
【００２６】
前記「LBモード」は、図２(c)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結した状態で、エンジンＥとモータジェネレータMG1,MG2で走行する固定変速モードであり、エンジンＥは運転でエンジンクラッチECは締結である。エンジンＥとモータジェネレータMG1,MG2から出力Outputへの減速比が大きいので駆動力が大きく出るモードである。
【００２７】
前記「E-iVTモード」は、図２(d)の共線図に示すように、エンジンＥとモータジェネレータMG1,MG2で走行する無段変速モードであり、エンジンＥは運転でエンジンクラッチECは締結である。
【００２８】
そして、前記４つ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、図３に示すような前記４つ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、車両の停止時や走行時には、要求駆動力Fdrvと車速VSPとバッテリS.O.Cの各検知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て最適な走行モードが選択される。なお、図３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。
【００２９】
前記走行モードマップの選択により、「EVモード」と「EV-LBモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、ローブレーキLBの締結・解放が行われる。「E-iVTモード」と「LBモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、ローブレーキLBの締結・解放が行われる。また、「EVモード」と「E-iVTモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、エンジンクラッチECの締結・解放が行われる。「EV-LBモード」と「LBモード」との間においてモード遷移を行う場合、図４に示すように、エンジンクラッチECの締結・解放が行われる。
【００３０】
次に、作用を説明する。
［モード遷移制御処理］
図５は、実施例１の統合コントローラ６において、電気自動車走行モード（EVモードまたはEV-LBモード）時に実行され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。なお、説明の便宜上、第１，第２モータジェネレータMG1,MG2を１つのモータと見なすと共に、それぞれの駆動力を合わせた駆動力をモータの駆動力として以下の説明を行う。
【００３１】
ステップS1では、現在の走行モードが電気自動車走行モード（EVモードまたはEV-LBモード）であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS2へ移行し、NOの場合にはステップS9へ移行する。
【００３２】
ステップS2では、ハイブリッド車走行モードフラグをクリアし、ステップS3へ移行する。
【００３３】
ステップS3では、ハイブリッド車走行モードフラグがゼロであるか否かを判定する。YESの場合にはステップS4へ移行し、NOの場合にはリターンへ移行する。
【００３４】
ステップS4では、モータの時間定格または連続定格に基づいてモータトルク上限値２（第２モータトルク上限値）を設定すると共に、現在のモータの駆動力分発生トルクがモータトルク上限値２よりも小さいか否かを判定する。YESの場合にはステップS5へ移行し、NOの場合にはステップS10へ移行する（モータトルク上限値設定手段に相当）。
【００３５】
ステップS5では、モータの瞬時定格に基づいてモータトルク上限値１（第１モータトルク上限値）を演算し、ステップS6へ移行する（モータトルク上限値設定手段に相当）。
【００３６】
ステップS6では、ステップS5で演算されたモータトルク上限値１と、現在のモータの発生トルクとの差分を演算して余裕トルクとし、ステップS7へ移行する（余裕トルク算出手段に相当）。
【００３７】
ステップS7では、モード遷移に要するモータトルクとしてモード遷移時所要トルクを演算し、ステップS8へ移行する（モード遷移時所要トルク算出手段に相当）。モード遷移時所要トルクの演算方法については後述する。
【００３８】
ステップS8では、ステップS6で演算された余裕トルクが、ステップS7で演算されたモード遷移時所要トルクよりも小さいか否かを判定する。YESの場合にはリターンへ移行し、NOの場合にはステップS10へ移行する。
【００３９】
ステップS9では、ハイブリッド車走行モードフラグをセット（＝１）し、リターンへ移行する。
【００４０】
ステップS10では、モード遷移を開始すると共に、ハイブリッド車走行モードフラグをセットし、リターンへ移行する（モード遷移制御手段に相当）。
【００４１】
すなわち、図５のフローチャートにおいて、EVモードまたはEV-LBモードで走行している場合には、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS7→ステップS8へと進む流れが繰り返される。そして、ステップS4で駆動力分モータトルクがモータトルク上限値２よりも小さいとき、またはステップS8で余裕トルクがモード遷移時所要トルクよりも小さいときには、ステップS10へと進み、モード遷移が開始される。
【００４２】
［モータの定格とモータ上限値について］
図６は、モータの瞬時定格、時間定格および連続定格を説明する図である。
瞬時定格とは、瞬時（製品によって異なるが、数秒程度）に出せるトルクもしくはパワーを示す。瞬時定格は、定格時間内でコイル等の温度が上限値を超えない場合の最大トルクもしくは最大パワーである。
【００４３】
時間（短期）定格とは、所定時間（製品によって異なるが、数分程度）に出せるトルクもしくはパワーを示す。連続定格とは、連続して出せるトルクもしくはパワーを示す。連続定格は、コイル温度等の平衡温度が上限値を超えない場合の最大トルクもしくは最大パワーである。ちなみに、コイル温度が平衡温度に達するのは、冷却性能によって大きく異なり、１分程度の場合も１時間程度の場合もあり得る。
【００４４】
モード遷移時は、その瞬間（１，２秒程度）のみ大トルクを要求されるため、瞬時定格付近までトルクを使えるようにする。一方、モード遷移後は、一定の運転条件で数分連続走行する場合があるため、基本的には時間定格もしくは連続定格を上限値とする。
【００４５】
実施例１では、モータトルク、モータパワー、バッテリパワーの各上限値に基づいて、モータトルク上限値１，２を設定する。また、モータトルク、モータパワー、バッテリパワーの各上限値は、モータのコイル温度、ステータ温度、ロータ温度、バッテリ温度に基づいて変化させた値とする。
【００４６】
［モード遷移時所要トルクの演算方法］
実施例１では、モード遷移時所要トルクを、(i)エンジンクラッチECの締結時にエンジンＥの引きずりトルク分のモータで補償するために必要な引きずりトルク分補償トルク、または、(ii)極力エンジン始動が容易な回転数までエンジン入力軸（第２リングギヤR2）回転数を変速するのに必要な変速分トルクのいずれか一方の値に設定する。以下に、引きずりトルク分補償トルクと変速分トルクの演算方法をそれぞれ示す。
【００４７】
(i) 引きずりトルク分補償トルク演算方法
引きずりトルク分補償トルクＴiは、下記の式(1)から求めることができる。
Ｔi＝Ｐ×Ｋ
Ｔ1＝ｒ1×Ｔi
Ｔ2＝ｒ2×Ｔi  …(1)
ここで、Ｐはエンジンクラッチ油圧、Ｋはゲイン、Ｔ1は第１モータジェネレータMG1のトルク、Ｔ2は第２モータジェネレータMG2のトルク、ｒ1は第１モータジェネレータMG1のトルク分担率、ｒ2は第２モータジェネレータMG2のトルク分担率である。
【００４８】
すなわち、引きずりトルク分補償トルクＴiの値は、油圧との相関により決定される。伝達トルク相当となるようにゲインＫにて調整する。第１，第２モータジェネレータMG1,MG2のトルク分担率ｒ1,ｒ2は、レバー比（図２参照）や、最大トルク範囲等により任意に設定する。
【００４９】
(ii) 変速分トルク演算方法
変速分トルクＴi'は、下記の式(2)から求めることができる。
Ｔi＝Ｋp｛（ωi_ref−ωi）＋∫（ωi_ref−ωi）dt/Ｋi｝
Ｔ1＝ｋ1×Ｔi
Ｔ2＝ｋ2×Ｔi  …(2)
ここで、ωiはエンジン入力軸回転数、Ｋpはフィードバック制御比例ゲイン、Ｋiはフィードバック制御積分ゲイン、ｋ1は第１モータジェネレータMG1の変速分トルク変換係数、ｋ2は第２モータジェネレータMG2の変速分トルク変換係数である。
【００５０】
すなわち、変速分トルクＴi'の値は、目標回転と実回転との偏差に応じて設定する。PIコントローラの場合は、比例ゲインＫp、積分ゲインＫiを用いて演算する。第１，第２モータジェネレータMG1，MG2の変換係数ｋ1,ｋ2は、レバー比やイナーシャ等により任意に設定する。
【００５１】
［余裕トルクに応じたモード遷移開始作用］
図７は、モータ回転数を横軸、モータトルクを縦軸に設定した場合の、モータトルク上限値、余裕トルクおよびモード遷移時所要トルクの関係を示す図である。上述したように、モータトルク上限値１はモータの瞬時定格、モータトルク上限値２はモータの時間定格であり、モード遷移に要するモード遷移時所要トルクは、モータトルク上限値２とモータトルク上限値１との間に位置する。余裕トルクは、モータトルク上限値１と現在のモータ発生トルクとの偏差であるため、現在のモータ発生トルクが増大すると、余裕トルクは減少する。
【００５２】
実施例１では、余裕トルクがモータトルク上限値１以下となったとき、モード遷移を開始するため、モード遷移中にモータの瞬時定格を超えることなく、かつ、モータのトルク範囲を最大限まで利用してモード遷移を行うことができる。
【００５３】
また、実施例１では、余裕トルクがモータトルク上限値１よりも大きい場合でも、現在のモータの駆動力分が、モータトルク上限値２以下となったとき、モード遷移を開始するため、モード遷移後に一定の運転条件で連続走行する場合でも、モータトルクがモータの時間定格を超えるのを防ぐことができる。
【００５４】
［モード遷移制御作用］
図８，９は、実施例１のモード遷移制御作用を示すタイムチャートであり、図８はモータトルク上限値１を超えてからモード遷移を開始する例、図９はモータトルク上限値２を超えてからモード遷移を開始する例である。
【００５５】
図８の例では、時点t1において、余裕トルクがモード遷移時所要トルクと等しくなるため、モード遷移が開始され、時点t2でエンジンクラッチECが完全締結状態となり、時点t3でエンジン回転数がエンジン入力軸回転数（第２リングギヤ回転数）に同期してモード遷移が完了する。ここで、モード遷移開始からモード遷移完了までの間、モータトルクの最大値はモータトルク上限値１を超えないため、モータのトルク範囲を最大限まで利用しつつ、モード遷移中にモータ出力が瞬時定格を超えることでリミットがかかるのを回避している。
【００５６】
図９の例では、時点t1'において、モータトルクの駆動力分が、モータトルク上限値２と等しくなるため、モード遷移が開始され、時点t2'でエンジンクラッチECが完全締結状態となり、時点t3'でエンジン回転数がエンジン入力軸回転数に同期してモード遷移が完了する。ここで、時点t3'のモード遷移完了以降も、モータトルクはモータトルク上限値２を超えないため、モータのトルク範囲を最大限まで利用しつつ、モータ出力が時間定格を超えるのを回避している。
【００５７】
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およびモード遷移制御方法にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００５８】
(1) モータの状態に基づいて、モータトルク上限値１を設定するモータトルク上限値設定手段（ステップS5）と、モータトルク上限値１と現在のモータの発生トルクとの差分である余裕トルクを算出する余裕トルク算出手段（ステップS6）と、モード遷移に要するモータトルクであるモード遷移時所要トルクを算出するモード遷移時所要トルク算出手段（ステップS7）と、を備え、モード遷移制御手段は、余裕トルクがモード遷移時所要トルク以下のとき、モード遷移を開始する（ステップS10）。よって、モータのトルク範囲を最大限に利用しつつ、モード遷移中のモータ出力にリミッタがかかることにより、ショックが発生するのを回避できる。
【００５９】
(2) モータトルク上限値設定手段は、モータまたはバッテリの瞬時定格をモータトルク上限値１として設定し、余裕トルク検出手段は、モータトルク上限値１と現在のモータの発生トルクとの差分から余裕トルクを検出し、モード遷移制御手段は、余裕トルクが第１モータトルク上限値以下のとき、モード遷移を開始する。よって、モータの瞬時定格を超えることなく、モータのトルク範囲を最大限まで利用できる。
【００６０】
(3) モータトルク上限値設定手段は、モータまたはバッテリの時間定格と連続定格の一方をモータトルク上限値２として設定し（ステップS4）、モード遷移制御手段は、現在のモータの駆動力分発生トルクがモータトルク上限値２以上のとき、モード遷移を開始する（ステップS10）。よって、モード遷移後に一定の運転条件で連続走行する場合でも、モータトルクが時間定格（または連続定格）を超えるのを防ぐことができる。
【００６１】
(4) モータトルク上限値設定手段は、モータトルク、モータパワー、バッテリパワーの各上限値の少なくとも１つに基づいて、モータトルク上限値１，２を設定する。すなわち、モータトルクだけでなくモータパワーも考慮してモータトルク上限値１を設定するため、最適なモータトルク上限値１，２を設定できる。
【００６２】
(5) モータトルク上限値設定手段は、モータのコイル温度、ステータ温度、ロータ温度、バッテリ温度の少なくとも１つに基づいて、モータトルク、モータパワー、バッテリパワーの各上限値を変化させるため、温度によってモータトルク上限値１，２が変化した場合でも、その結果を反映させることができ、全ての温度条件において、モータのトルク範囲を最大限まで利用できる。
【００６３】
(6) モード遷移時所要トルク算出手段は、エンジンクラッチECの締結時にエンジンの引きずりトルク分をモータで補償するための必要トルクＴiを、モード遷移時所要トルクとするため、エンジン始動時に外乱補償が必要なシステムにおいても、モータのトルク範囲を最大限利用できる。
【００６４】
(7) モード遷移時所要トルク算出手段は、極力エンジン始動が容易な回転数までエンジン入力軸回転数を変速するための必要トルクＴi'を、モード遷移時所要トルクとするため、モード遷移中に変速トルク分が必要な場合でも、その分を考慮して必要な余裕駆動力を演算することで、モータのトルク範囲を最大限利用できる。
【００６５】
（他の実施例）
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、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。
【００６６】
実施例１では、駆動力発生源としてエンジンと２つのモータジェネレータを有するエンジンクラッチ付きハイブリッド車の例を示したが、本願発明は、駆動力発生源としてエンジンと１つ以上のモータを有し、電気自動車走行モードとハイブリッド車走行モードとの間でモード遷移可能なパラレル型ハイブリッド車に適用できる。また、駆動力合成変速機としてラビニョウ型遊星歯車列を有する例を示したが、例えば、複数の単純遊星歯車列を備えた差動装置等を有する駆動力合成変速機にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施例１のハイブリッド車を示す全体システム図である。
【図２】実施例１のハイブリッド車に採用されたラビニョウ型遊星歯車列による各走行モードをあらわす共線図である。
【図３】実施例１のハイブリッド車での走行モードマップの一例を示す図である。
【図４】実施例１のハイブリッド車での４つの走行モード間におけるモード遷移経路を示す図である。
【図５】実施例１の統合コントローラ６において、電気自動車走行モード時に実行され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。
【図６】モータの瞬時定格、時間定格および連続定格を説明する図である。
【図７】実施例１のモータトルク上限値、余裕トルクおよびモード遷移時所要トルクの関係を示す図である。
【図８】実施例１のモード遷移制御作用の一例を示すタイムチャートである。
【図９】実施例１のモード遷移制御作用の他の例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６８】
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）
OG  出力ギヤ（出力部材）
TM  駆動力合成変速機
PGR  ラビニョウ型遊星歯車列
EC  エンジンクラッチ
LB  ローブレーキ
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
６ａ  目標回転数演算部
６ｂ  トルク指令値設定部
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２リングギヤ回転数センサ
【図１】
2006298079.tif 000003
【図２】
2006298079.tif 000004
【図３】
2006298079.tif 000005
【図４】
2006298079.tif 000006
【図５】
2006298079.tif 000007
【図６】
2006298079.tif 000008
【図７】
2006298079.tif 000009
【図８】
2006298079.tif 000010
【図９】
2006298079.tif 000011