(57)【要約】【課題】運転者による瞬時の加速要求に対し、トルク段差のない滑らかなトルクの繋がりによりエンジン停止モードからエンジン使用モードへのモード遷移を達成することができるハイブリッド車の運転モード遷移制御装置を提供すること。【解決手段】エンジン１と少なくとも１つのモータとが連結される変速機構と、前記エンジン１と変速機構との間に設けられ、締結によりエンジンと変速機構とを連結するエンジンクラッチＥＣと、運転モードの切り替え時、切り替え前のモードから切り替え後のモードへの遷移制御を行う運転モード遷移制御手段と、を有するハイブリッド車の運転モード遷移制御装置において、運転者操作によりエンジン使用モードを選択するモード選択スイッチ２９を設け、前記運転モード遷移制御手段は、発進時、運転者によりエンジン使用モードの選択操作が行われると、該エンジン使用モード選択操作を開始条件としてエンジン１を始動させる手段とした。【選択図】        図４
2004330924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと少なくとも１つのモータとが連結される変速機構と、
前記エンジンと変速機構との間に設けられ、締結によりエンジンと変速機構とを連結するエンジンクラッチと、
運転モードの切り替え時、切り替え前のモードから切り替え後のモードへの遷移制御を行う運転モード遷移制御手段と、
を有するハイブリッド車の運転モード遷移制御装置において、
運転者操作によりエンジン使用モードを選択する運転モード選択手段を設け、
前記運転モード遷移制御手段は、発進時、運転者によりエンジン使用モードの選択操作が行われると、該エンジン使用モード選択操作を開始条件としてエンジンを始動させることを特徴とするハイブリッド車の運転モード遷移制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたハイブリッド車の運転モード遷移制御装置において、
前記変速機構を、エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータと出力部材との４要素が、共線図上で第１モータジェネレータ、エンジン、出力部材、第２モータジェネレータの回転速度順になるように連結された差動歯車機構とし、
前記運転モード遷移制御手段は、発進時、運転者によりエンジン使用モードの選択操作が行われると、該エンジン使用モード選択操作に基づき、前記第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを用いた変速により、出力部材回転数を維持しつつエンジンクラッチの差動歯車機構側の回転数を０にし、前記エンジンクラッチを締結し、前記第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを用いた変速によりエンジンを始動させることを特徴とするハイブリッド車の運転モード遷移制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載されたハイブリッド車の運転モード遷移制御装置において、
前記共線図上の出力部材の回転速度軸より第２モータジェネレータ側に配置され、締結によりロー側変速比に固定するローブレーキを設け、
前記運転モード遷移制御手段は、発進時、運転者によりエンジン使用モードの選択操作が行われると、該エンジン使用モード選択操作に基づき、前記第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとローブレーキの少なくとも何れか２つを用いた変速により、出力部材回転数を維持しつつエンジンクラッチの差動歯車機構側の回転数を０にし、前記エンジンクラッチを締結し、前記第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとローブレーキの少なくとも何れか２つを用いた変速によりエンジンを始動させることを特徴とするハイブリッド車の運転モード遷移制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載されたハイブリッド車の運転モード遷移制御装置において、
前記エンジンの始動を行うスタータモータを設け、
前記運転モード遷移制御手段は、発進時、運転者によりエンジン使用モードの選択操作が行われると、エンジンクラッチの解放とエンジン使用モード選択操作とを開始条件とし、スタータモータによりエンジンを始動させることを特徴とするハイブリッド車の運転モード遷移制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載されたハイブリッド車の運転モード遷移制御装置において、
前記運転モード遷移制御手段は、前記運転モード選択手段への操作に基づいてエンジン使用モードでの走行状態からエンジン停止モードでの走行状態へと切り替えるとき、前記エンジンクラッチを切り離すだけで前記エンジンは回転を維持しておくことを特徴とするハイブリッド車の運転モード遷移制御装置。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５の何れか１項に記載されたハイブリッド車の運転モード遷移制御装置において、
前記第１モータジェネレータと第２モータジェネレータは、コイルを巻いた固定電機子としてのステータと、ステータの外側に配置し、永久磁石を埋設したアウターロータと、ステータの内側に配置し、永久磁石を埋設したインナーロータと、ステータのコイルに接続され、インナーロータへの駆動電流とアウターロータへの駆動電流とを複合させた複合電流を作り出すインバータと、該インバータに接続されたバッテリと、を備えた同軸多層モータであることを特徴とするハイブリッド車の運転モード遷移制御装置。
【請求項７】
請求項２ないし請求項６の何れか１項に記載されたハイブリッド車の運転モード遷移制御装置において、
前記差動歯車機構を、互いに噛み合う第１ピニオンと第２ピニオンを支持する共通キャリヤと、第１ピニオンに噛み合う第１サンギヤと、第２ピニオンに噛み合う第２サンギヤと、第１ピニオンに噛み合う第１リングギヤと、第２ピニオンに噛み合う第２リングギヤとの５つの回転要素を有するラビニョウ型複合遊星歯車列とし、
前記第２リングギヤとエンジン出力軸とをエンジンクラッチを介して連結し、前記第１サンギヤと第１モータジェネレータ出力軸とを連結し、前記第２サンギヤと第２モータジェネレータ出力軸とを連結し、前記共通キャリヤに出力部材を連結することにより、共線図上で第１モータジェネレータ、エンジン、出力部材、第２モータジェネレータの回転速度順になるように連結し、
前記ローブレーキを、第１リングギヤをケースに固定可能とする位置に配置したことを特徴とするハイブリッド車の運転モード遷移制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン停止モードとエンジン使用モードとを有するハイブリッド車において、これらのモード間のモード遷移を滑らかに行うためのモード遷移シーケンス制御を行う運転モード遷移制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ハイブリッド変速機を搭載した車両で、エンジンが停止している状態からの発進時においては、エンジンクラッチをスリップさせ、クラッチ入力回転数が略一定となるようにクラッチのトルク伝達容量を制御し、発生トルクとクラッチの伝達トルクを略等しくすることでトルクの落ち込みがない状態で発進することを可能としている（例えば、特許文献１の段落００１１参照）。
【０００３】
また、発進時のエンジン始動のタイミングとして、アクセルの踏み込みが検知されると、モータのトルクにより左右の車輪へトルクが伝達され、エンジンに所定のトルクが発生した段階でエンジンクラッチを接続してモータ及びエンジンのトルクにより左右の車輪へトルクが伝達されると記述されている（例えば、特許文献１の段落０００５参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２６３３８３号公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のハイブリッド車の運転モード遷移制御装置にあっては、瞬時にモータ走行（エンジン停止モード）とハイブリット走行（エンジン使用モード）を切替なければならない急発進の走行において、アクセルの踏み込みが検知されてからエンジンを始動しても瞬時に所定のトルクを得ることできないため、モータ走行でエンジンが所定のトルクに到達するまで待つか、もしくは、待たずにエンジンクラッチをスリップさせハイブリット走行に遷移させても、伝達トルクは所定のトルク以下のため、それらのトルクのタイムラグにより過渡的に乗り心地に違和感を生じるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、運転者による瞬時の加速要求に対し、トルク段差のない滑らかなトルクの繋がりによりエンジン停止モードからエンジン使用モードへのモード遷移を達成することができるハイブリッド車の運転モード遷移制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、
エンジンと少なくとも１つのモータとが連結される変速機構と、締結によりエンジンと変速機構とを連結するエンジンクラッチと、運転モードの切り替え遷移制御を行う運転モード遷移制御手段と、を有するハイブリッド車の運転モード遷移制御装置において、
運転者操作によりエンジン使用モードを選択する運転モード選択手段を設け、
前記運転モード遷移制御手段は、発進時、運転者によりエンジン使用モードの選択操作が行われると、該エンジン使用モード選択操作を開始条件としてエンジンを始動させることを特徴とする手段とした。
【０００８】
【発明の効果】
よって、本発明のハイブリッド車の運転モード遷移制御装置にあっては、運転モード遷移制御手段において、発進時、運転者によりエンジン使用モードの選択操作が行われると、該エンジン使用モード選択操作を開始条件としてエンジンを始動させるため、運転モード選択による事前のエンジン始動となり、運転者による瞬時の加速要求に対し、トルク段差を発生させない滑らかなトルクの繋がりによりエンジン停止モードからエンジン使用モードへのモード遷移を達成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のハイブリッド車の運転モード遷移制御装置を実現する実施の形態を、図面に示す第１実施例及び第２実施例に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
【００１１】
［ハイブリッドシステム構成］
図１は第１実施例のハイブリッド車の運転モード遷移制御装置が適用されたハイブリッドシステムを示す全体図である。
【００１２】
ハイブリッド駆動系は、図１に示すように、エンジン１と、同軸多層モータ２（第１モータジェネレータと第２モータジェネレータ）と、ラビニョウ型複合遊星歯車列３（差動歯車機構）と、出力ギヤ４（出力部材）と、カウンターギヤ５と、ドライブギヤ６と、ディファレンシャル７と、ドライブシャフト８，８と、を有して構成されている。
【００１３】
前記エンジン１のエンジン出力軸１０と、前記ラビニョウ型複合遊星歯車列３の第２リングギヤＲ２との間に、締結によりエンジン出力軸１０と第２リングギヤＲ２とを連結するエンジンクラッチＥＣが設けられている。このエンジンクラッチＥＣは、油圧多板クラッチ等により構成されている。
【００１４】
前記同軸多層モータ２は、モータ室１３内に配置され、モータ＆ギヤケース９に固定され、コイルを巻いた固定電機子としてのステータＳと、前記ステータＳの外側に配置し、図外の永久磁石を埋設したアウターロータＯＲと、前記ステータＳの内側に配置し、図外の永久磁石を埋設したインナーロータＩＲと、を同軸上に配置することで構成されている。
そして、前記同軸多層モータ２を構成するインナーロータＩＲに、第１モータジェネレータ出力軸１１が連結され、前記同軸多層モータ２を構成するアウターロータＯＲに、第２モータジェネレータ出力軸１２が連結されている。
以下、「ステータＳ＋インナーロータＩＲ」を、第１モータジェネレータＭＧ１といい、「ステータＳ＋アウターロータＯＲ」を、第２モータジェネレータＭＧ２という。
【００１５】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列３は、ギヤ室１４内に配置され、互いに噛み合う第１ピニオンＰ１と第２ピニオンＰ２を支持する共通キャリヤＣと、第１ピニオンＰ１に噛み合う第１サンギヤＳ１と、第２ピニオンＰ２に噛み合う第２サンギヤＳ２と、第１ピニオンＰ１に噛み合う第１リングギヤＲ１と、第２ピニオンＰ２に噛み合う第２リングギヤＲ２と、の５つの回転要素を有する。
そして、前記第２リングギヤＲ２とエンジン出力軸１０とをエンジンクラッチＥＣを介して連結している。前記第１サンギヤＳ１と第１モータジェネレータ出力軸１１とを連結している。前記第２サンギヤＳ２と第２モータジェネレータ出力軸１２とを連結している。前記共通キャリヤＣに出力ギヤ４を連結している。前記第１サンギヤＳ１とモータ＆ギヤケース９との間の位置にハイブレーキＨＢを配置している。前記第１リングギヤＲ１とモータ＆ギヤケース９との間の位置にローブレーキＬＢを配置している。
【００１６】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列３は、対角関係でみた２つのダブルピニオン型遊星歯車（共線図上でＳ−Ｒ−ＣまたはＣ−Ｒ−Ｓの配列）と、平行関係でみた２つのシングルピニオン型遊星歯車（共線図上でＳ−Ｃ−ＲまたはＲ−Ｃ−Ｓの配列）とを持つ構成である。このため、ラビニョウ型複合遊星歯車列３に連結されるエンジン１と第１モータジェネレータＭＧ１と第２モータジェネレータＭＧ２と出力ギヤ４との４つの回転要素は、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、エンジン１（ＥＮＧ）、出力ギヤ４（Ｏｕｔ）、第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度順になるように連結される。
ここで、「共線図」とは、遊星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、キャリヤ、サンギヤを、間隔がサンギヤとリングギヤの歯数比になるように配置したものである。
【００１７】
前記ハイブレーキＨＢは、共線図上で第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、締結により変速比をオーバードライブ側のハイ変速比に固定する。
【００１８】
前記ローブレーキ１７は、共線図上で出力ギヤ４の回転速度軸と第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度軸との間の位置に配置され、締結により変速比をアンダードライブ側のロー変速比に固定する。
【００１９】
前記出力ギヤ４からの出力回転及び出力トルクは、カウンターギヤ５→ドライブギヤ６→ディファレンシャル７を経過し、ドライブシャフト８，８から図外の駆動輪へ伝達される。
【００２０】
ハイブリッド制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ２１と、スロットルバルブアクチュエータ２２と、モーターコントローラ２３と、インバータ２４と、バッテリ２５と、ハイブリッドコントローラ２６と、アクセル開度センサ２７と、車速センサ２８と、モード選択スイッチ２９（運転モード選択手段）と、エンジン回転数センサ３０と、第１モータジェネレータ回転数センサ３１と、第２モータジェネレータ回転数センサ３２と、油圧コントロールユニット３３と、を有して構成されている。
【００２１】
前記エンジンコントローラ２１は、アクセル開度センサ２７からのアクセル開度情報とエンジン回転数センサ３０からのエンジン回転数情報を入力し、ハイブリッドコントローラ２６からの指令に応じてエンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅを制御する指令をスロットルバルブアクチュエータ２２へ出力する。
【００２２】
前記モータコントローラ２３は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ３１，３２からの回転数情報を入力し、第１モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎ１及びトルクＴ１と、第２モータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎ２及びトルクＴ２と、をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ２４へ出力する。
【００２３】
前記インバータ２４は、前記同軸多層モータ３のステータＳのコイルに接続され、モータコントローラ２３からの指令により、インナーロータＩＲへの駆動電流とアウターロータＯＲへの駆動電流とを複合させた複合電流を作り出す。このインバータ２４にはバッテリ２５が接続されている。
【００２４】
前記油圧ユニット３３は、ハイブリッドコントローラ２６からの指令を受け、エンジンクラッチＥＣとハイブレーキＨＢとローブレーキＬＢの締結制御及び解放制御を行う。
【００２５】
前記ハイブリッドコントローラ２６は、車速センサ２８からの車速情報やエンジンコントローラ２１からのアクセル開度情報及びエンジン回転数情報を入力して所定の演算処理を行う。そして、エンジンコントローラ２１と、モータコントローラ２３と、油圧ユニット３３に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力する。
【００２６】
なお、ハイブリッドコントローラ２６とエンジンコントローラ２１、および、ハイブリッドコントローラ２６とモータコントローラ２３とは、それぞれ双方向通信線により接続されている。
【００２７】
図３はモード選択スイッチ２９の構成を示す。エンジン使用モードへのモード選択スイッチ２９としては、
▲１▼ＯＮ／ＯＦＦスイッチ２９−１としてセンタコンソール前面もしくはステアリングコラムによる運転モードを選択する構成、
▲２▼セレクタのレンジ位置２９−２による運転モードを選択する構成、
▲３▼イグニッションキーの再イグニッションによる運転モードを選択する構成、等が用いられる。
【００２８】
［ハイブリッドシステムの特徴点］
（１）同軸多層モータの採用
モータジェネレータとして２ロータ・１ステータの同軸多層モータ２を採用したことで、アウターロータ磁力線とインナーロータ磁力線とに２つの磁力線が作られ、コイル及びインバータ２４を２つのインナーロータＩＲとアウターロータＯＲに対し共用できる。そして、インナーロータＩＲに対する電流とアウターロータＯＲに対する電流を重ね合わせた複合電流を１つのコイルに印加することにより、２つのロータＩＲ，ＯＲをそれぞれ独立に制御することができる。つまり、外観的には、１つの同軸多層モータ２であるが、モータ機能とジェネレータ機能の異種または同種の機能を組み合わせたものとして使える。
よって、例えば、それぞれにロータとステータを持つ２個の独立したモータジェネレータを設ける場合に比べ、コスト（部品点数低減、インバータ電流定格低減、磁石低減）・サイズ（同軸構造による小型化、インバータサイズ低減）・効率（鉄損低減・インバータ損失低減）の面で有利にすることができる。
また、複合電流制御のみで（モータ＋ジェネレータ）の使い方に限らず、（モータ＋モータ）や（ジェネレータ＋ジェネレータ）の使い方も可能であるというように、高い選択自由度を持つため、例えば、第１実施例のように、ハイブリッド車の駆動源に同軸多層モータ２を採用した場合、これら多数の選択肢の中から車両状態に応じて最も効果的、或いは、効率的な組み合わせを選択することができる。
【００２９】
（２）ラビニョウ型複合遊星歯車列の採用
第１実施例装置のように、エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータと出力部材との４要素を有するハイブリッド駆動系には、４要素を連結するために少なくとも４つの回転要素を有するものであれば様々な差動歯車機構を採用することができる。
しかし、多数の差動歯車機構が考えられる中で、差動歯車機構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でき、かつ、軸方向寸法が短くなりコンパクトな差動歯車機構とすることができるという理由により、ラビニョウ型複合遊星歯車列３を採用した。
すなわち、ラビニョウ型複合遊星歯車列３は、２列の遊星歯車の幅寸法でありながら、４つの遊星歯車の組み合わせを実現しているため、例えば、４つの遊星歯車を軸方向に配列するのに比べて大幅に軸方向寸法が短縮される。
【００３０】
（３）ハイブリッド駆動系への適用
ハイブリッド駆動系に対し同軸多層モータ２とラビニョウ型複合遊星歯車列３を適用した場合、下記に列挙するメリットがある。
▲１▼互いに同軸構造であるため、同軸多層モータ２の出力軸１１，１２と、ラビニョウ型複合遊星歯車列３の両サンギヤＳ１，Ｓ２とを、例えば、スプライン嵌合にて簡単に連結できるというように、組み合わせ相性が非常に良く、スペース・コスト・重量の面で極めて有利である。
▲２▼同軸多層モータ２の一方を放電（モータ）として用い、他方を発電（ジェネレータ）として用いた場合、１つのインバータ２４を介してモータ電流を制御することも可能であり、バッテリ２５からの持ち出しを少なくすることができる。例えば、ダイレクト配電運転モードの場合、理論上、バッテリ２５からの持ち出しをゼロにすることができる。
▲３▼同軸多層モータ２の両方を放電（モータ）として用いた場合、駆動範囲を広くとることができる。すなわち、２つのモータパワーを掛け合わせた値がパワー最大値（一定値）以下の全ての領域を駆動可能範囲とし、一方のモータが小パワーで、他方のモータが大パワーという組み合わせで用いることもできる。
【００３１】
次に、作用を説明する。
【００３２】
［運転モード選択によるモード遷移制御処理］
図４は第１実施例のハイブリッドコントローラ２６にて実行される運転モード選択によ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（運転モード遷移制御手段）。
【００３３】
ステップＳ１１では、発進時か否かが判断され、Ｙｅｓの場合はステップＳ１２へ移行し、Ｎｏの場合はステップＳ２０へ移行する。ここで、「発進時」か否かの判断は、例えば、車速が設定車速以下かどうかにより判断する。
【００３４】
ステップＳ１２では、運転者によるモード選択スイッチ２９への操作によりエンジン使用モードが選択されているか否かが判断され、Ｙｅｓの場合はステップＳ１３へ移行し、Ｎｏの場合はステップＳ１８へ移行する。
【００３５】
ステップＳ１３では、エンジン１が停止しているか否かが判断され、Ｙｅｓの場合はステップＳ１４へ移行し、Ｎｏの場合はステップＳ１８へ移行する。
【００３６】
ステップＳ１４では、第１モータジェネレータＭＧ１と第２モータジェネレータＭＧ１とローブレーキＬＢのうち２つを用いた変速により、その時の出力軸回転数を維持させながら、エンジンクラッチＥＣのラビニョウ型複合遊星歯車列３側（第２リングギヤＲ２）の回転数を０にし、ステップＳ１５へ移行する。
【００３７】
ステップＳ１５では、モード解放されているエンジンクラッチＥＣを締結し、ステップＳ１６へ移行する。
【００３８】
ステップＳ１６では、第１モータジェネレータＭＧ１と第２モータジェネレータＭＧ１とローブレーキＬＢのうち２つを用いた変速により、エンジン１をアイドル回転数まで上げて始動し、ステップＳ１７へ移行する。
【００３９】
ステップＳ１７では、ステップＳ１６にてエンジン始動のために締結したエンジンクラッチＥＣを解放し、ステップＳ１８へ移行する。
【００４０】
ステップＳ１８では、運転状況に応じて自動的に選択された運転モード、あるいは、モード選択スイッチ２９により選択された運転モードを得る制御が実行され、リターンへ移行する。
【００４１】
ステップＳ１９では、ハイブリッド走行（エンジン使用モードでの走行）からモータ走行（エンジン停止モード）に遷移したか否かが判断され、Ｙｅｓの場合はステップＳ２０へ移行し、Ｎｏの場合はステップＳ１８へ移行する。
【００４２】
ステップＳ２０では、ハイブリッド走行にて締結されているエンジンクラッチＥＣが解放され、ステップＳ２１へ移行する。
【００４３】
ステップＳ２１では、ハイブリッド走行からモータ走行への選択がモード選択スイッチ２９により選択か否かが判断され、Ｙｅｓの場合はステップＳ１８へ移行し、Ｎｏの場合はステップＳ２２へ移行する。
【００４４】
ステップＳ２２では、エンジン１を停止し、ステップＳ１８へ移行する。
【００４５】
［運転モードについて］
第１実施例の場合、運転の定常モードとして、エンジン１を停止し両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の少なくとも一方を駆動源として使用する「エンジン停止モード」と、エンジン１を駆動源として使用する「エンジン使用モード」と、を有する。
そして、「エンジン停止モード」としては、両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動源として使用する『ＥＶモード』と、ローブレーキＬＢを締結したままで２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のみで走行する『ＥＶ−ＬＢモード』と、ハイブレーキＨＢを締結したままで第２モータジェネレータＭＧ２のみで走行する『ＥＶ−ＨＢモード』と、を有する。
【００４６】
また、「エンジン使用モード」としては、エンジン１と両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動源として使用する『Ｅ−ｉＶＴモード』と、ローブレーキＬＢを締結したままでエンジン１で走行、または、ローブレーキＬＢを締結したままでエンジン１と少なくとも一方のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で走行する『ＬＢモード』と、ハイブレーキＨＢを締結したままでエンジン１と第２モータジェネレータＭＧ２で走行する『ＨＢモード』と、を有する。
【００４７】
そして、運転モード遷移制御とは、車両状態（例えば、車速）と、目標駆動力（例えば、アクセル開度と車速から演算）と、バッテリ充電状態と、から燃費最適な推奨モードを選択し、現在選択されているモードから推奨モードへモード遷移を行うとき、または、モード選択スイッチ２９への操作により現在選択されているモードから選択モードへモード遷移を行うとき、モード受け渡しのために必要な制御をいう。
【００４８】
この運転モード遷移制御では、エンジン１及び両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作点を受け渡す制御を必要とするだけではなく、「エンジン停止モード」から「エンジン使用モード」へのモード遷移を行う場合には、エンジン始動制御を行わなければならないし、逆に、「エンジン使用モード」から「エンジン停止モード」へのモード遷移を行う場合には、エンジン停止制御を行わなければならない。さらに、必要に応じてハイブレーキＨＢやローブレーキＬＢの締結解放制御を行わなければならない。
【００４９】
ここで、「エンジン停止モード」から「エンジン使用モード」へのモード遷移を行う場合には、下記の手順によりエンジン１が始動される。
▲１▼変速により第２リングギヤＲ２の回転数をゼロにする。
▲２▼エンジンクラッチＥＣを接続する。
▲３▼変速によりエンジン１のクランク軸回転数を上げ、エンジン１を始動する。
【００５０】
また、「エンジン使用モード」から「エンジン停止モード」へのモード遷移を行う場合には、下記の手順によりエンジン１が停止される。
▲１▼エンジンクラッチＥＣを解放する。
▲２▼必要に応じてエンジン１を停止する。
【００５１】
［Ｅ−ｉＶＴモード］
運転モードの代表例である『Ｅ−ｉＶＴモード（ダイレクト配電走行モードという。）』について説明する。『Ｅ−ｉＶＴモード』とは、エンジン１の動作点を最適燃費によるエンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅとし、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の動作点を、一方を放電とし他方を発電として用い、両者ＭＧ１，ＭＧ２の収支がゼロとなるようにそれぞれの回転数Ｎ１，Ｎ２とトルクＴ１，Ｔ２を決めて制御する走行モードをいう。
【００５２】
モータ動作点（Ｎ１，Ｔ１，Ｎ２，Ｔ２）は、エンジン回転数Ｎｅ、出力軸回転数Ｎｏ、エンジントルクＴｅを入力し、
Ｎ１＝Ｎｅ＋α（Ｎｅ−Ｎｏ）                      …（１）
Ｎ２＝Ｎｏ−β（Ｎｅ−Ｎｏ）                      …（２）
Ｔｏ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔｅ                            …（３）
Ｎ１・Ｔ１＋Ｎ２・Ｔ２＝Ｐｂ                        …（４）
αＴ１＋Ｔｏ＝（１＋β）Ｔ２                    …（５）
但し、Ｎ１，Ｔ１：第１モータジェネレータＭＧ１の回転数とトルク
Ｎ２，Ｔ２：第２モータジェネレータＭＧ２の回転数とトルク
α，β：遊星歯車の歯数比
であらわされる（１）〜（５）の式（Ｅ−ｉＶＴバランス式）において、（４）式のバッテリパワーＰｂを、Ｐｂ＝０として、連立運動方程式を解くことにより算出する。
【００５３】
よって、ダイレクト配電走行モードでの共線図は、図２に示すようになり、理論上はバッテリ負荷をゼロとし、良好な燃費性能を確保しながら、第１モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎ１と、第２モータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎ２とを制御することにより、アンダードライブからオーバードライブまでの広い変速比を達成することができる。さらに、ダイレクト配電走行モードでは、下記に列挙するようなメリットを持つ。
▲１▼モータ動作点（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の回転数Ｎ１，Ｎ２とトルクＴ１，Ｔ２）をバランス式により簡単に計算できる。
▲２▼モータパワー（＝モータ通過パワー）が「ゼロ」となる変速比が２点（例えば、１／変速比＝約０．６の近傍と、１／変速比＝約１．５の近傍）ある。
▲３▼ロー側ほどモータトルクが大きくなる。つまり、電気的な最ロー側変速比は、モータトルクＴ１，Ｔ２によって決定される。
▲４▼エンジン１が低出力時には、モータトルクＴ１，Ｔ２及び回転数Ｎ１，Ｎ２の両面で制限を受けることがなく、変速レンジを非常にワイドにとることができる。
【００５４】
［走行時］
走行時には、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１１→ステップＳ１９へと進む流れとなり、ステップＳ１９において、ハイブリッド走行からモータ走行へ遷移していないと判断された場合、ステップＳ１９からステップＳ１８へと進み、そのとき選択されている運転モードでの制御が実行される。
【００５５】
一方、ハイブリッド走行からモータ走行へ遷移すると、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１１→ステップＳ１９→ステップＳ２０→ステップＳ２１へと進む流れとなり、ステップＳ２１において、モード選択スイッチ２９へのオフ操作等によるモータ走行への遷移であると判断された場合、ステップＳ２１からステップＳ１８へと進み、エンジンクラッチＥＣを解放するだけでエンジン１は停止されないでアイドル回転数を保ったまま回転が維持される。
【００５６】
一方、ステップＳ２１において、推奨モードへの自動選択によるモータ走行への遷移であると判断された場合、ステップＳ２１からステップＳ２２へと進み、エンジンクラッチＥＣの解放と共に、エンジン１も停止される。
【００５７】
［発進時］
発進時であって、モード選択スイッチ２９への操作がない、つまり、運転者による発進加速要求がない場合には、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１１→ステップＳ１２→ステップＳ１８へと進む流れとなり、ステップＳ１８では、そのとき選択されている運転モードでの制御が実行される。
【００５８】
発進時であって、モード選択スイッチ２９を操作、つまり、運転者による発進加速要求がある場合には、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１１→ステップＳ１２→ステップＳ１３へと進む流れとなり、ステップＳ１３では、エンジン１が停止か否かが判断され、例えば、前回の走行時において、ステップＳ１１→ステップＳ１９→ステップＳ２０→ステップＳ２１→ステップＳ１８へと進む流れを経験し、エンジン１が既に回転を維持している場合には、ステップＳ１３からステップＳ１８へと進み、エンジン始動を行うことなく、選択されたエンジン使用モードでの制御が実行される。
【００５９】
また、ステップＳ１３でエンジン１が停止であると判断された場合には、ステップＳ１３から、ステップＳ１４→ステップＳ１５→ステップＳ１６→ステップＳ１８へと進む流れとなる。つまり、エンジンクラッチＥＣを締結するために第２リングギヤＲ２の回転数をゼロにする変速制御（ステップＳ１４）、エンジンクラッチＥＣの締結制御（ステップＳ１５）、少なくとも一方のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をスタータモータとして用いてエンジン１を始動する変速制御（ステップＳ１６）、エンジンクラッチＥＣの解放制御（ステップＳ１７）、を経過してエンジン１が始動され、その後、ステップＳ１７からステップＳ１８へと進み、選択されたエンジン使用モードでの制御が実行される。
【００６０】
［ローブレーキとモータの走行からの発進作用］
ローブレーキとモータの走行からの発進時であって、アクセルの踏み込み検知によりエンジンを始動させる従来技術では、図５のタイムチャートにおいて、アクセルの踏み込み検知時点であるｔ４の時点でエンジンが始動される。また、ｔ４の時点からｔ５の時点までエンジンクラッチの滑り締結が継続されるが、エンジンの始動が遅いことで、出力トルク特性は、点線特性に示すように大きく変動し、運転者にモード遷移ショックを与えることになる。
【００６１】
すなわち、ハイブリッド車で使用されるモータは、低回転で高トルクを発生し、回転の上昇に伴って発生トルクが急激に低下する。また、エンジンは、低回転側で発生トルクが低い特性となっている。このため、エンジンが停止している状態からの発進の際には、両者のトルク特性から、モータの発生トルクの急激な低下と、エンジンの発生トルクが低い領域とが重なり、一時的に出力トルクに落ち込みが生じる。このため、エンジンが停止している状態からの発進時において過渡的に乗り心地に違和感を生じる。
【００６２】
これに対し、第１実施例装置にあっては、ローブレーキＬＢと両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２による走行からの発進時であって、図５のタイムチャートに示すように、ｔ０の時点でモード選択スイッチ２９を運転者が操作したときには、時点ｔ０から時点ｔ１までの間に、第２リングギヤＲ２の回転数をゼロにする変速制御が行われる（ステップＳ１４）。
そして、ｔ１の時点でエンジンクラッチＥＣの締結制御が行われると共に（ステップＳ１５）、少なくとも一方のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をスタータモータとして用いてエンジン１を始動する変速制御が行われる（ステップＳ１６）。
そして、ｔ２の時点でエンジンクラッチＥＣを解放する制御が行われる（ステップＳ１７）。また、エンジンクラッチＥＣを解放すると直ちにローブレーキＬＢを締結する制御が行われる（ステップＳ１８）。
【００６３】
よって、エンジントルクはｔ１の時点から上昇し、ローブレーキＬＢの締結により変速比がローギヤ比側に固定されることで、ｔ２の時点から僅かに遅れた時点ｔ３で出力トルクは上昇する。そして、ローブレーキＬＢと両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とエンジン１による走行モードに移行するｔ４の時点でエンジンクラッチＥＣを締結すると、実線の出力トルク特性に示すように滑らかなトルクの繋がりによるモード遷移となる。
【００６４】
ちなみに、図６はローブレーキとモータの走行（ＥＶ−ＬＢモード）からエンジン１を加えたＬＢモードに遷移する発進時おける駆動力特性を、走行モード毎の駆動力マップに重ね合わせた図である。第１実施例装置の場合、予めエンジン１を始動させておくことで、▲１▼→▲２▼→▲３▼と進んだ後、▲３▼→▲４▼への移行が滑らかである。これに対し、破線は、▲３▼の状態からエンジンクラッチを滑らせてエンジンをモータリングした従来技術の場合を示し、エンジンの始動が間に合わないことで、駆動力が駆動力線に沿って低下し、さらに、エンジンモータリングでエネルギーを使う分、斜線部で示した範囲まで駆動力が大きく下がる引き込み現象が発生してしまう。なお、斜線部のエネルギーでエンジンをモータリングする。
【００６５】
また、図６には車速＞０のモータ走行（ＥＶモード）からエンジン１を加えたＥ−ｉＶＴモードに遷移する発進時おける駆動力特性を、走行モード毎の駆動力マップに重ね合わせた図も示している。第１実施例装置の場合、予めエンジン１を始動させておくことで、▲１▼→▲２▼’→▲３▼’と進んだ後、▲３▼’→▲４▼’への移行が滑らかである。これに対し、破線は、▲３▼’の状態からエンジンクラッチを滑らせてエンジンをモータリングした従来技術の場合を示し、エンジンの始動が間に合わず、駆動力が低下して駆動力の段差が発生してしまう。
【００６６】
次に、効果を説明する。
第１実施例のハイブリッド車の運転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。
【００６７】
（１）  エンジン１と少なくとも１つのモータとが連結される変速機構と、前記エンジン１と変速機構との間に設けられ、締結によりエンジンと変速機構とを連結するエンジンクラッチＥＣと、運転モードの切り替え時、切り替え前のモードから切り替え後のモードへの遷移制御を行う運転モード遷移制御手段と、を有するハイブリッド車の運転モード遷移制御装置において、運転者操作によりエンジン使用モードを選択するモード選択スイッチ２９を設け、前記運転モード遷移制御手段は、発進時、運転者によりエンジン使用モードの選択操作が行われると、該エンジン使用モード選択操作を開始条件としてエンジン１を始動させるため、運転者による瞬時の加速要求に対し、トルク段差のない滑らかなトルクの繋がりによりエンジン停止モードからエンジン使用モードへのモード遷移を達成することができる。
【００６８】
（２）  前記変速機構を、エンジン１と第１モータジェネレータＭＧ１と第２モータジェネレータＭＧ２と出力ギヤ４との４要素が、共線図上で第１モータジェネレータＭＧ１、エンジン１、出力ギヤ４、第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度順になるように連結されたラビニョウ型複合遊星歯車列３とし、前記運転モード遷移制御手段は、発進時、運転者によりエンジン使用モードの選択操作が行われると、該エンジン使用モード選択操作に基づき、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とを用いた変速により、出力回転数を維持しつつエンジンクラッチＥＣのラビニョウ型複合遊星歯車列３側の回転数を０にし、前記エンジンクラッチＥＣを締結し、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とを用いた変速によりエンジン１を始動させるため、共線図上の剛体レバーを２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２により動かす変速により、２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をスタータモータとしてエンジン１を容易に始動させることができる。
【００６９】
（３）  前記共線図上の出力ギヤ４の回転速度軸より第２モータジェネレータＭＧ２側に配置され、締結によりロー側変速比に固定するローブレーキＬＢを設け、前記運転モード遷移制御手段は、発進時、運転者によりエンジン使用モードの選択操作が行われると、該エンジン使用モード選択操作に基づき、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とローブレーキＬＢの少なくとも何れか２つを用いた変速により、出力回転数を維持しつつエンジンクラッチＥＣのラビニョウ型複合遊星歯車列３側の回転数を０にし、前記エンジンクラッチＥＣを締結し、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とローブレーキＬＢの少なくとも何れか２つを用いた変速によりエンジン１を始動させるため、共線図上の剛体レバーを２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とローブレーキＬＢの少なくとも何れか２つを用いた変速により、例えば、ローブレーキＬＢを締結して第１モータジェネレータＭＧ１をスタータモータとしてエンジン１を容易に始動させることができる。
【００７０】
（４）  前記運転モード遷移制御手段は、モード選択スイッチ２９への操作に基づいてエンジン使用モードでの走行状態からエンジン停止モードでの走行状態へと切り替えるとき、前記エンジンクラッチＥＣを切り離すだけで前記エンジン１は回転を維持しておくため、次の発進に備えてエンジン１を予め回転させておきことができる。
【００７１】
（５）  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、コイルを巻いた固定電機子としてのステータＳと、ステータＳの外側に配置し、永久磁石を埋設したアウターロータＯＲと、ステータＳの内側に配置し、永久磁石を埋設したインナーロータＩＲと、ステータＳのコイルに接続され、インナーロータＩＲへの駆動電流とアウターロータＯＲへの駆動電流とを複合させた複合電流を作り出すインバータ２４と、該インバータ２４に接続されたバッテリ２５と、を備えた同軸多層モータ２としたため、それぞれにロータとステータを持つ２個の独立したモータジェネレータを設ける場合に比べ、コスト（部品点数低減、インバータ電流定格低減、磁石低減）・サイズ（同軸構造による小型化、インバータサイズ低減）・効率（鉄損低減・インバータ損失低減）の面で有利にすることができる。
【００７２】
（６）  前記差動歯車機構を、互いに噛み合う第１ピニオンＰ１と第２ピニオンＰ２を支持する共通キャリヤＣと、第１ピニオンＰ１に噛み合う第１サンギヤＳ１と、第２ピニオンＰ２に噛み合う第２サンギヤＳ２と、第１ピニオンＰ１に噛み合う第１リングギヤＲ１と、第２ピニオンＰ２に噛み合うリングギヤＲ２との５つの回転要素を有するするラビニョウ型複合遊星歯車列３とし、第２リングギヤＲ２とエンジン出力軸１０とをエンジンクラッチＥＣを介して連結し、第１サンギヤＳ１と第１モータジェネレータ出力軸１１とを連結し、第２サンギヤＳ２と第２モータジェネレータ出力軸１２とを連結し、共通キャリヤＣに出力ギヤ４（Ｏｕｔ）を連結することにより、共線図上で第１モータジェネレータＭＧ１、エンジン１、出力ギヤ４、第２モータジェネレータＭＧ２の回転速度順になるように連結し、ローブレーキＬＢを第１リングギヤＲ１をモータ＆ギヤケース９に固定可能とする位置に配置したため、差動歯車機構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でき、かつ、軸方向寸法が短くなりコンパクトな差動歯車機構とすることができる。
【００７３】
（第２実施例）
この第２実施例は、スタータモータ３３付きのエンジン１により例である。
すなわち、図７に示すように、エンジン１に始動のためのスタータモータ３３が付設されている。尚、他の構成は、第１実施例の図１〜図３と同様であるので、説明を省略する。
【００７４】
次に、作用を説明する。
【００７５】
［運転モード選択によるモード遷移制御処理］
図８は第２実施例のハイブリッドコントローラ２６にて実行される運転モード選択によ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（請求項４の運転モード遷移制御手段）。なお、ステップＳ１１〜ステップＳ１３及びステップＳ１８〜ステップＳ２２は、図４のフローチャートの対応するステップと同様であるので説明を省略する。
【００７６】
ステップＳ２３では、ステップＳ１１での発進時判断と、ステップＳ１２でのエンジン使用モード選択判断と、ステップＳ１３でのエンジン１の停止判断と、に基づき、スタータモータ３３によりエンジン１を始動し、ステップＳ１８へ移行する。
【００７７】
［発進時］
発進時であって、モード選択スイッチ２９を操作、つまり、運転者による発進加速要求がある場合には、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１１→ステップＳ１２→ステップＳ１３へと進む流れとなり、ステップＳ１３では、エンジン１が停止か否かが判断され、例えば、前回の走行時において、ステップＳ１１→ステップＳ１９→ステップＳ２０→ステップＳ２１→ステップＳ１８へと進む流れを経験し、エンジン１が既に回転を維持している場合には、ステップＳ１３からステップＳ１８へと進み、エンジン始動を行うことなく、選択されたエンジン使用モードでの制御が実行される。
【００７８】
また、ステップＳ１３でエンジン１が停止であると判断された場合には、ステップＳ１３から、ステップＳ２３→ステップＳ１８へと進む流れとなる。つまり、ステップ２３において、スタータモータ３３によりエンジン１が始動され、ステップＳ１８において、選択されたエンジン使用モードでの制御が実行される。なお、他の作用は第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００７９】
次に、効果を説明する。
第２実施例のハイブリッド車の運転モード遷移制御装置にあっては、第１実施例の（１），（４），（５），（６）の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００８０】
（７）  前記エンジン１の始動を行うスタータモータ３３を設け、前記運転モード遷移制御手段は、発進時、運転者によりエンジン使用モードの選択操作が行われると、エンジンクラッチＥＣの解放とエンジン使用モード選択操作とを開始条件とし、スタータモータ３３によりエンジン１を始動させるため、エンジンクラッチＥＣの締結解放やエンジン締結のための変速制御やエンジン始動のための変速制御を行うことなく、スタータモータ３３により容易にエンジン１を始動させることができる。
【００８１】
以上、本発明のハイブリッド車の運転モード遷移制御装置を第１実施例及び第２実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例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。
【００８２】
例えば、第１実施例及び第２実施例では、変速機構として差動歯車機構による例を示したが、ベルト型無段変速機やトロイダル型無段変速機を適用したハイブリッド車にも適用できる。
【００８３】
第１実施例及び第２実施例では、１エンジン・２モータの例を示したが、少なくとも１エンジン・１モータを搭載し、運転モードとしてエンジン停止モードとエンジン使用モードとを切り替えるハイブリッド車に適用することができる。
【００８４】
第１実施例及び第２実施例では、第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとして、共通ステータと２つのロータにより外観上は１つのモータジェネレータであるが、機能上は２つのモータジェネレータを達成する同軸多層モータ２の適用例を示したが、２つの独立したモータジェネレータを用いたものであっても良い。
【００８５】
第１実施例及び第２実施例では、差動歯車機構として、ラビニョウ型複合遊星歯車列３の適用例を示したが、エンジンと第１モータジェネレータと第２モータジェネレータと出力部材との４要素を連結するため、少なくとも４つの回転要素を有する遊星歯車により構成される機構であれば、ラビニョウ型複合遊星歯車列３に限られることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のハイブリッド車の運転モード遷移制御装置が適用されたハイブリッドシステムを示す全体図である。
【図２】第１実施例装置におけるダイレクト配電走行モードでの共線図である。
【図３】第１実施例装置のモード選択スイッチを示す図である。
【図４】第１実施例装置のハイブリッドコントローラにて実行される運転モード選択によ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５】第１実施例装置でのローブレーキとモータの走行からの発進のタイムチャートを示す図である。
【図６】第１実施例装置における発進時にエンジン使用モードを選択した場合の駆動力変化特性を重ね合わせた走行モード毎の駆動力マップを示す図である。
【図７】第２実施例のハイブリッド車の運転モード遷移制御装置が適用されたハイブリッドシステムを示す全体図である。
【図８】第１実施例装置のハイブリッドコントローラにて実行される運転モード選択によ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。
【符号の説明】
１  エンジン
２  同軸多層モータ（第１モータジェネレータと第２モータジェネレータ）
３  ラビニョウ型複合遊星歯車列（差動歯車機構）
４  出力ギヤ（出力部材）
５  カウンターギヤ
６  ドライブギヤ
７  ディファレンシャル
８，８  ドライブシャフト
９  モータ＆ギヤケース
１０  エンジン出力軸
１１  第１モータジェネレータ出力軸
１２  第２モータジェネレータ出力軸
１３  モータ室
１４  ギヤ室
ＥＣ  エンジンクラッチ
ＨＢ  ハイブレーキ
ＬＢ  ローブレーキ
２１  エンジンコントローラ
２２  スロットルバルブアクチュエータ
２３  モーターコントローラ
２４  インバータ
２５  バッテリ
２６  ハイブリッドコントローラ
２７  アクセル開度センサ
２８  車速センサ
２９  モード選択スイッチ（運転モード選択手段）
３０  エンジン回転数センサ
３１  第１モータジェネレータ回転数センサ
３２  第２モータジェネレータ回転数センサ
３３  スタータモータ
【図１】
2004330924.tif 000003
【図２】
2004330924.tif 000004
【図３】
2004330924.tif 000005
【図４】
2004330924.tif 000006
【図５】
2004330924.tif 000007
【図６】
2004330924.tif 000008
【図７】
2004330924.tif 000009
【図８】
2004330924.tif 000010