(57)【要約】【課題】  入力数・動作モード数が大きくなってもチャタリングを起こさない動作モード切り換え機能を、計算機容量・切り換え線の設計・調整の著しい増加を避けつつ達成することができる車載システムの動作モード選択装置を提供すること。【解決手段】  システムの状態あるいは動作点をあらわす複数の信号をもとに、複数のオンオフ制御要素により動作モードの切り換えを行う車載システムにおいて、状態を表す信号により決定される動作点での動作モードを選択するマップを持ち、動作点を含む動作点近傍の閉体積の内部の各動作点領域の体積を比較して、最も占有体積の多い動作モードの占有体積１と、現在選択されている動作モードの占有体積２とを比較し、占有体積１が占有体積２より充分大きくなった場合に、最も占有体積の多い動作モードへの切り換えを指示する動作モード選択手段を備えた。【選択図】        図６
2005151751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムの状態あるいは動作点をあらわす複数の信号をもとに、複数のオンオフ制御要素により動作モードの切り換えを行う車載システムにおいて、
状態を表す信号により決定される動作点での動作モードを選択するマップを持ち、動作点を含む動作点近傍の閉体積の内部の各動作点領域の体積を比較して、最も占有体積の多い動作モードの占有体積１と、現在選択されている動作モードの占有体積２とを比較し、占有体積１が占有体積２より充分大きくなった場合に、最も占有体積の多い動作モードへの切り換えを指示する動作モード選択手段を備えたことを特徴とする車載システムの動作モード選択装置。
【請求項２】
請求項１に記載された車載システムの動作モード選択装置において、
前記動作モード選択手段は、閉体積内部の全点の動作モードの評価に代えて、閉体積内部の有限個数の代表点での動作モードを評価し、占有個数が他のモードより二つ以上多いモードへの切り換えを指示することを特徴とする車載システムの動作モード選択装置。
【請求項３】
システムの状態あるいは動作点をあらわす複数の信号をもとに、複数のオンオフ制御要素により動作モードの切り換えを行う車載システムにおいて、
状態を表す信号により決定される動作点での動作モードを選択するマップあるいは切り換え面情報を持ち、動作点を含む動作点近傍の閉体積の表面の各動作点領域の面積を比較して、最も占有面積の多い動作モードの占有面積１と、現在選択されている動作モードの占有面積２とを比較し、占有面積１が占有面積２より充分大きくなった場合に、最も占有面積の多い動作モードへの切り換えを指示する動作モード選択手段を備えたことを特徴とする車載システムの動作モード選択装置。
【請求項４】
請求項１に記載された車載システムの動作モード選択装置において、
前記動作モード選択手段は、閉体積表面の全点の動作モードの評価に代えて、閉体積表面の有限個数の代表点での動作モードを評価し、占有個数が他のモードより二つ以上多いモードへの切り換えを指示することを特徴とする車載システムの動作モード選択装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載された車載システムの動作モード選択装置において、
前記車載システムは、エンジンと、少なくとも１つのモータジェネレータと、差動歯車機構と、摩擦係合要素と、を有し、前記摩擦係合要素の締結・解放と前記エンジンの使用有無による複数の動作モードから１つの動作モードを選択して走行するハイブリッドシステムであり、
前記動作モード選択手段は、車両状態をあらわす二次元平面あるいは三次元空間に前記複数の動作モードを割り振り設定した動作モードマップを持ち、車両状態をあらわす信号により決定される車両動作点と前記動作モードマップとを用いて動作モードを選択することを特徴とする車載システムの動作モード選択装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッドシステム等のように、システムの状態あるいは動作点をあらわす複数の信号をもとに、複数のオンオフ制御要素により動作モードの切り換えを行う車載システムの動作モード選択装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンと、少なくとも１つのモータジェネレータと、差動歯車機構と、摩擦係合要素と、を有し、前記摩擦係合要素の締結・解放と前記エンジンの使用有無による複数の動作モードから１つの動作モードを選択して走行するハイブリッドシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３２８０８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、上記従来のハイブリッドシステムにあっては、動作モードが三つ以上定義できる多動作モードのシステムであるため、例えば、動作モードがA,B,Cの三つ定義できるようなシステムにおいては、A,B,Cの領域を分けるマップに加えて、Aでなくなる境界線、Bでなくなる境界線、Cでなくなる境界線を定義する必要がある。この場合は入力数が２であるために境界が全て線であるが、入力数が３であれば境界は面となる。入力数・動作モード数が大きくなると、これらのデータ容量は指数的に大きくなり、計算機容量はもとより、切り換え線を設計・調整する手間も膨大なものとなり、計算機容量・切り換え線の設計・調整の著しい増加を招くという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、入力数・動作モード数が大きくなってもチャタリングを起こさない動作モード切り換え機能を、計算機容量・切り換え線の設計・調整の著しい増加を避けつつ達成することができる車載システムの動作モード選択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】
上記目的を達成するため、本発明では、システムの状態あるいは動作点をあらわす複数の信号をもとに、複数のオンオフ制御要素により動作モードの切り換えを行う車載システムにおいて、下記の「動作モード選択手段」を採用した。
(1)状態を表す信号により決定される動作点での動作モードを選択するマップを持ち、動作点を含む動作点近傍の閉体積の内部の各動作点領域の体積を比較して、最も占有体積の多い動作モードの占有体積１と、現在選択されている動作モードの占有体積２とを比較し、占有体積１が占有体積２より充分大きくなった場合に、最も占有体積の多い動作モードへの切り換えを指示する。
(2)状態を表す信号により決定される動作点での動作モードを選択するマップあるいは切り換え面情報を持ち、動作点を含む動作点近傍の閉体積の表面の各動作点領域の面積を比較して、最も占有面積の多い動作モードの占有面積１と、現在選択されている動作モードの占有面積２とを比較し、占有面積１が占有面積２より充分大きくなった場合に、最も占有面積の多い動作モードへの切り換えを指示する。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明の車載システムの動作モード選択装置にあっては、動作モード選択手段において、動作点を含む動作点近傍の閉体積の内部の各動作点領域の体積、もしくは、動作点を含む動作点近傍の閉体積の表面の各動作点領域の面積を比較し、最も占有体積あるいは占有面積の多い動作モードへの切り換えを指示するため、入力数・動作モード数が大きくなってもチャタリングを起こさない動作モード切り換え機能を、計算機容量・切り換え線の設計・調整の著しい増加を避けつつ達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の車載システムの動作モード選択装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１と実施例２に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
［ハイブリッドシステムの駆動系］
図１は実施例１の動作モード選択装置が適用されたハイブリッドシステム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システムの駆動系は、図１に示すように、動力源として、エンジンＥ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、を有する。これらの動力源Ｅ,MG1,MG2と出力軸OUTとが連結される差動歯車機構は、第１遊星歯車PG1と、第２遊星歯車PG2と、第３遊星歯車PG3と、エンジンクラッチECと、ローブレーキLB（摩擦係合要素）と、ハイクラッチHC（摩擦係合要素）と、ハイローブレーキHLB（摩擦係合要素）と、を有する。
【０００９】
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とは、同軸上にステータＳとインナーロータIRとアウターロータORを配置した多層モータが適用されている。この多層モータは、ステータＳのステータコイルに複合電流（例えば、３相交流と６相交流とを組み合わせた電流）を印加することでインナーロータIRとアウターロータORとを独立に制御するもので、ステータＳとアウターロータORにより第１モータジェネレータMG1が構成され、ステータＳとインナーロータIRにより第２モータジェネレータMG2が構成される。
【００１０】
前記差動歯車機構を構成する第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サンギア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リングギア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サンギア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リングギア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サンギア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リングギアR3と、によって構成されている。
【００１１】
前記第１サンギアS1と前記第２サンギアS2とは第１回転メンバM1により直結され、前記第１リングギアR1と第３サンギア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リングギア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リングギア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。
【００１２】
前記差動歯車機構の６つの回転要素に対する動力源Ｅ,MG1,MG2と出力軸OUTとエンジンクラッチECと各係合要素LB,HC,HLBの連結関係について説明する。なお、第２回転メンバM2については、これらの何れにも連結されないフリーの状態であり、残りの５つの回転要素が、下記のように連結される。
【００１３】
前記エンジンＥのエンジン出力軸は、エンジンクラッチECを介して第３回転メンバM3に連結される。つまり、エンジンクラッチECの締結時には、第３回転メンバM3を介して第２ピニオンキャリアPC2と第３リングギアR3をエンジン回転数にする。
【００１４】
前記第１モータジェネレータMG1の第１モータジェネレータ出力軸は、第２リングギアR2に直結される。また、第１モータジェネレータ出力軸と変速機ケースTCとの間には、ハイローブレーキHLBが介装される。つまり、ハイローブレーキHLBの解放時には、第２リングギアR2を第１モータジェネレータMG1の回転数にする。また、ハイローブレーキHLBの締結時には、第２リングギアR2と第１モータジェネレータMG1の回転を停止する。
【００１５】
前記第２モータジェネレータMG2の第２モータジェネレータ出力軸は、第１回転メンバM1に直結される。また、第２モータジェネレータ出力軸と第１ピニオンキャリアPC1との間には、ハイクラッチHCが介装され、第１ピニオンキャリアPC1と変速機ケースTCとの間には、ローブレーキLBが介装される。つまり、ローブレーキLBのみの締結時には、第１ピニオンキャリアPC1を停止し、ハイクラッチHCのみの締結時には、第１サンギアS1と第２サンギアS2と第１ピニオンキャリアPC1とを第２モータジェネレータMG2の回転数にする。さらに、ローブレーキLBとハイクラッチHCの締結時には、第１サンギアS1と第２サンギアS2と第１ピニオンキャリアPC1とを停止する。
【００１６】
前記出力軸OUTは、第３ピニオンキャリアPC3に直結されている。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。
【００１７】
これにより、図４及び図５に示すように、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,PC1)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を導入することができる。
【００１８】
ここで、「共線図」とは、差動歯車のギア比を考える場合、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、横軸にリングギア、キャリア、サンギア等の各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギアとリングギアの歯数比（α、β、δ）になるように配置したものである。ちなみに、図４(a)及び図５(a)に示す(1)は第１遊星歯車PG1の共線図であり、(2)は第２遊星歯車PG2の共線図であり、(3)は第３遊星歯車PG3の共線図である。
【００１９】
前記エンジンクラッチECは、油圧により締結され、油により冷却される多板摩擦クラッチであり、図４及び図５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の回転とトルクを差動歯車機構のエンジン入力回転要素である第３回転メンバM3に入力する。
【００２０】
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４及び図５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、締結により図４の(a),(b)及び図５の(a),(b)に示すようにロー側変速比を分担するロー側変速比モードを実現する。
【００２１】
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４及び図５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、締結により図４の(d),(e)及び図５の(d),(e)に示すようにハイ側変速比を分担するハイ側変速比モードを実現する。
【００２２】
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３及び図４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、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変速比に固定し、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変速比に固定する。
【００２３】
［ハイブリッドシステムの制御系］
実施例１のハイブリッドシステムにおける制御系は、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リングギア回転数センサ１２と、を有して構成されている。
【００２４】
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。
【００２５】
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のモータ動作点と、第２モータジェネレータMG2のモータ動作点と、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。
【００２６】
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とで共通のステータＳのステータコイルに接続され、モータコントローラ２からの指令により複合電流を作り出す。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。
【００２７】
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、ハイクラッチHCと、ハイローブレーキHLBと、の締結油圧制御及び解放油圧制御を行う。この締結油圧制御及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。
【００２８】
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リングギア回転数センサ１２からのエンジン入力回転速度ωin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。
【００２９】
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。
【００３０】
［動作モード］
実施例１のハイブリッドシステムは、変速機の出力軸OUTをエンジン出力軸と同軸上に一致させることができることから、ＦＦ車（フロントエンジン・フロントドライブ車）に限らず、ＦＲ車（フロントエンジン・リヤドライブ車）に搭載でき、また、無段変速比モードとして１つの動作モードで常用変速比域をカバーするのではなく、ロー側無段変速比モードとハイ側無段変速比モードとに分担して常用変速比域をカバーするようにしているため、２つのモータジェネレータMG1,MG2の出力分担率は、エンジンＥが発生する出力の約２０％以下に抑えることができるという特徴を持つ。
【００３１】
動作モードとしては、図２に示すように、ロー固定変速比モード（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、ハイ固定変速比モード（以下、「Highモード」という。）と、の５つの動作モードを有する。
【００３２】
そして、図２に示すように、前記Lowモードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られる。前記Low-iVTモードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる。前記2ndモードは、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を解放することで得られる。前記High-iVTモードは、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる。前記Highモードは、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られる。
【００３３】
これら５つの動作モードについては、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３に示すように、EVモードとHEVモードとを合わせると「１０の動作モード」が実現されることになる。図４にEVモード関連のEV-Lowモードの共線図、EV-Low-iVTモードの共線図、EV-2ndモードの共線図、EV-High-iVTモードの共線図、EV-Highモードの共線図をそれぞれ示す。図５にHEVモード関連のHEV-Lowモードの共線図、HEV-Low-iVTモードの共線図、HEV-2ndモードの共線図、HEV-High-iVTモードの共線図、HEV-Highモードの共線図をそれぞれ示す。
【００３４】
ここで、統合コントローラ６には、アクセル開度APと車速VSPとバッテリS.O.Cによる三次元空間に、前記「１０の動作モード」を割り振った動作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、アクセル開度APと車速VSPとバッテリS.O.Cの検出値により動作モードマップが検索され、アクセル開度AP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動作モードが選択される。
【００３５】
前記動作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、エンジン始動やエンジン停止を要することに伴い、エンジンクラッチECの締結制御やエンジンクラッチECの解放制御、あるいは、これに加え、クラッチ・ブレーキ等の係合要素の締結・解放制御が実行される。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、クラッチ・ブレーキ等の係合要素の締結・解放制御が実行される。これらのモード遷移制御は、エンジン動作点やモータ動作点の受け渡しが円滑に行われるように、決められた手順にしたがったシーケンス制御により行われる。
【００３６】
次に、作用を説明する。
【００３７】
［動作モード選択処理］
図６は実施例１の統合コントローラ６において実行される動作モード選択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１の動作モード選択手段）。
【００３８】
ステップＳ１では、アクセル開度センサ７と車速センサ８とモータコントローラ２からの各入力信号を読み込み、ステップＳ２へ移行する。
【００３９】
ステップＳ２では、各入力信号から動作点（アクセル開度AP、車速VSP、バッテリS.O.C）を確定し、ステップＳ３へ移行する。
【００４０】
ステップＳ３では、ステップＳ２で確定した動作点を含む動作点近傍の閉体積内の各モードの占有体積を計算し、ステップＳ４へ移行する。
【００４１】
ステップＳ４では、最も占有体積の多い動作モードが現在選択されている動作モードと同じか否かが判断され、YESの場合はステップＳ１へ戻り、NOの場合はステップＳ５へ移行する。
【００４２】
ステップＳ５では、最も占有体積の多い動作モードの占有体積をS1とし、現在選択されている動作モードの占有体積をS2とし、占有体積のモード切り換えしきい値をStとした場合、
S1−S2>St，St>０                                  …(1)
上記(1)式が成立するか否かが判断され、YESの場合はステップＳ６へ移行し、NOの場合はステップＳ１へ戻る。
【００４３】
ステップＳ６では、最も占有体積の多い動作モードを現在の動作モードとして選択し、ステップＳ１へ戻る。
【００４４】
［モード選択の背景技術］
オンオフ動作あるいは中間状態をもちえない二つの状態の間の切り換えを行う制御要素をもつシステムにおいては、その制御要素によりそのシステムの動作モードが変更されるにあたり、切り換え周辺でのチャタリングを防止するために、ヒステリシスを用いることが一般的である。すなわち、図７に示すように動作モードを決定する入力にたいして、オンからオフになる場合の切り換え入力値１と、オフからオンとなる場合の切り換え入力値２とが離れているため、例えば、入力値が切り換え入力値２付近で正負に微小変動していた場合にオンオフを繰り返してしまう（「チャタリング」という。）のを防止している。
【００４５】
オンオフが不必要に繰り返された場合、制御要素がハード的に劣化したり、寿命が短くなったりすることがある。また、それを構成要素とするシステム全体もオンオフのために動作が不安定となり、システム全体が劣化したり、寿命が短くなったりするほか、システムの動作モードの不安定性に起因するシステムのパフォーマンスの劣化が起こる。このような理由から、不必要なオンオフあるいは動作モードのチャタリングはこれを防止する必要がある。
【００４６】
このような不必要なオンオフ（動作モードのチャタリング）が発生する原因は、動作モードを決定する入力値の変動である。そのため、入力数が一つである場合には、先に述べたようなヒステリシスを入力値の信号処理に挿入することにより、これを防止するのが一般的である。
【００４７】
入力が複数ある場合のチャタリング防止法としては、切り換え面を入力空間で完全に定義してしまう方法が挙げられる。図８に示すように、二入力、二状態（オンとオフ）の動作モードの切り換えのあるシステムにおいて、オンからオフへの切り換え線、オフからオンへの切り換え線を二次元の入力平面においてあらかじめ決定しておくことにより、チャタリングのない動作モードの切り換えを二入力に基づき制御することが出来る。
【００４８】
この多入力の場合のチャタリング防止方法を、多動作モードのシステムに拡張する場合には、次のような問題が発生する。すなわち、図９に示すような、動作モードがA,B,Cの三つ定義できるようなシステムにおいては、A,B,Cの領域を分けるマップに加えて、Aでなくなる境界線、Bでなくなる境界線、Cでなくなる境界線（以下、「ヒステリシス面」と表記する。）を定義する必要がある。この場合は入力数が２であるために境界が全て線であるが、入力数が３であれば境界は面となる。入力が複数である場合、通常の方法では入力空間における動作モードの領域区分マップ、各動作モードのヒステリシス面データを持つことが必要となる。入力数・動作モード数が大きくなると、これらのデータ容量は指数的に大きくなり、計算機容量はもとより、切り換え線を設計・調整する手間も膨大なものとなる。
【００４９】
［動作モード選択作用］
これに対し、実施例１では、各入力信号により確定される動作点（アクセル開度AP、車速VSP、バッテリS.O.C）での動作モードを選択する動作モードマップを持ち、確定された動作点を含む動作点近傍の閉体積の内部の各動作点領域の体積を比較して、最も占有体積の多い動作モードの占有体積S1と、現在選択されている動作モードの占有体積S2とを比較し、占有体積S1が占有体積S2より充分大きくなった場合に、図６のフローチャートにおいて、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へと進む流れとなり、ステップＳ６において、最も占有体積の多い動作モードへの切り換えが指示される。
【００５０】
すなわち、図１０に入力１（アクセル開度AP）と入力２（車速VSP）と図外の入力３（バッテリS.O.C）に対し、動作モードがA,B,Cの各領域にて分けられる場合を一例にとり説明する。図１０において、占有体積に相当する閉領域S1, S2, S3, S4が、中心の動作点の移動に伴って、S1,S2,S3,S4,…と変化しているとする。閉領域Sの面積を１と規格化したとき、動作点の移動に従い、Aの占有体積とBの占有体積は、図１１に示すように変化していく。今、S1の状態のときの動作モードはAである。これがS2, S3, S4と移動したとき、Aの占有体積は次第に縮小し、Bの占有体積は次第に拡大する。よって、動作点の移動によりS1→S2→S3→S4と移ってゆく場合には、Aの占有体積よりBの占有体積が充分に大きくなるタイミングで動作モードBが選択され、動作モードがAからBへ切り換えられる。逆に、動作点の移動によりS4→S3→S2→S1と移ってゆく場合には、Bの占有体積よりAの占有体積が充分に大きくなるタイミングで動作モードAが選択され、動作モードがBからAへ切り換えられる。
【００５１】
このように、AB切り換えタイミングとBA切り換えタイミングとはずれており、AB切り換え線・BA切り換え線を個別に定義せずとも、チャタリング防止のヒステリシス機能を有することがわかる。
【００５２】
図１２に示すようにA領域とC領域とB領域の何れも横切るような動作点の移動については、S1→S2→S3→S4と移ってゆく場合には、Aの占有体積よりCの占有体積が充分に大きくなるタイミングで動作モードCが選択され、動作モードがAからCへ切り換えられ、さらに、Cの占有体積よりBの占有体積が充分に大きくなるタイミングで動作モードBが選択され、動作モードがCからBへ切り換えられる。逆に、動作点の移動によりS4→S3→S2→S1と移ってゆく場合には、Bの占有体積よりCの占有体積が充分に大きくなるタイミングで動作モードCが選択され、動作モードがBからCへ切り換えられ、さらに、Cの占有体積よりAの占有体積が充分に大きくなるタイミングで動作モードAが選択され、動作モードがCからAへ切り換えられる。
【００５３】
このように、AC切り換えとCB切り換えとBC切り換えとCA切り換えの各タイミングはずれており、AC切り換え線・CB切り換え線・BC切り換え線・CA切り換え線を個別に定義せずとも、チャタリング防止のヒステリシス機能を有することがわかる。
【００５４】
以上のように、チャタリング防止のヒステリシス機能を、動作モード間の双方向の切り換え線を個別に全て定義することなく、単に動作空間（入力空間）における動作モードの塗り分けマップのみを用いて実現しているといえる。
【００５５】
次に、効果を説明する。
実施例１の車載システムの動作モード選択装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００５６】
(1) システムの状態あるいは動作点をあらわす複数の信号をもとに、複数のオンオフ制御要素により動作モードの切り換えを行う車載システムにおいて、状態を表す信号により決定される動作点での動作モードを選択するマップを持ち、動作点を含む動作点近傍の閉体積の内部の各動作点領域の体積を比較して、最も占有体積の多い動作モードの占有体積１と、現在選択されている動作モードの占有体積２とを比較し、占有体積１が占有体積２より充分大きくなった場合に、最も占有体積の多い動作モードへの切り換えを指示する動作モード選択手段を備えたため、動作モードの個数・動作モードを決定する入力の個数によらず、動作モードの切り換え境界面ごとに全てオフ平面あるいはオン平面（ヒステリシス面）を設定することなく、閉体積の形状や大きさによらず、入力信号の変動に起因する動作モードのチャタリングを防止するヒステリシス機能をもたせることが出来る。これにより、ヒステリシス面を記憶するメモリ容量や、ヒステリシス面を設計・調整する手間を小さくすることが出来る。
【００５７】
(2) 前記車載システムは、エンジンと、少なくとも１つのモータジェネレータと、差動歯車機構と、摩擦係合要素と、を有し、前記摩擦係合要素の締結・解放と前記エンジンの使用有無による複数の動作モードから１つの動作モードを選択して走行するハイブリッドシステムであり、前記動作モード選択手段は、車両状態をあらわす三次元空間に前記複数の動作モードを割り振り設定した動作モードマップを持ち、車両状態をあらわす信号により決定される車両動作点と前記動作モードマップとを用いて動作モードを選択するため、入力数・動作モード数が大きなハイブリッドシステムでありながら、チャタリングを起こさない動作モード切り換え機能を、計算機容量・切り換え線の設計・調整の著しい増加を避けつつ達成することができる。
【実施例２】
【００５８】
実施例２は、実施例１のような閉体積内部の全点の動作モードの評価に代えて、閉体積内部の有限個数の代表点で動作モードを評価するようにした例である。なお、構成は実施例１と同様であるので図示並びに説明を省略する。
【００５９】
次に、作用を説明する。
【００６０】
［動作モード選択処理］
図１４は実施例２の統合コントローラ６において実行される動作モード選択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２の動作モード選択手段）。なお、ステップＳ１及びステップＳ２は、図６のステップＳ１及びステップＳ２と同じであるので説明を省略する。
【００６１】
ステップＳ３’では、ステップＳ２で確定した動作点を含む動作点近傍の閉体積内部における各モードの代表点の占有個数を計算し、ステップＳ４’へ移行する。
【００６２】
ステップＳ４’では、最も占有個数の多い動作モードが現在選択されている動作モードと同じか否かが判断され、YESの場合はステップＳ１へ戻り、NOの場合はステップＳ５’へ移行する。
【００６３】
ステップＳ５’では、最も占有個数の多い動作モードの占有個数をN1とし、現在選択されている動作モードの占有個数をN2とし、占有個数のモード切り換えしきい値をNtとした場合、
N1−N2>Nt，Nt>１                                  …(2)
上記(2)式が成立するか否かが判断され、YESの場合はステップＳ６’へ移行し、NOの場合はステップＳ１へ戻る。
【００６４】
ステップＳ６’では、最も占有個数の多い動作モードを現在の動作モードとして選択し、ステップＳ１へ戻る。
【００６５】
［動作モード選択作用］
実施例２では、各入力信号により確定される動作点（アクセル開度AP、車速VSP、バッテリS.O.C）での動作モードを選択する動作モードマップを持ち、確定された動作点を含む動作点近傍の閉体積の内部における代表点の各モードの占有個数を比較して、最も占有個数の多い動作モードの占有個数N1と、現在選択されている動作モードの占有個数N2とを比較し、占有個数N1が占有個数N2より二以上大きくなった場合に、図１４のフローチャートにおいて、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’へと進む流れとなり、ステップＳ６’において、最も占有個数の多い動作モードへの切り換えが指示される。
【００６６】
すなわち、図１５及び図１６に入力１（アクセル開度AP）と入力２（車速VSP）と図外の入力３（バッテリS.O.C）に対し、動作モードがA,B,Cの各領域にて分けられ、５つの代表点を動作点の近傍に定義する場合を一例にとり説明する。代表点での動作モードは、占有個数の多いモードから[3-1-1]、[2-2-1]、[3-2-0]、[4-1-0]、[5-0-0]いずれかの組み合わせとなるため、このうち[3-1-1]、[4-1-0]、[5-0-0]の場合に動作モードの変更出力が発生する。図１５のS1においては五つとも領域Aであるので動作モードはA、S2においては領域Cが四つとなり動作モードがCに変更される。S3においては領域Bが四つとなり動作モードはBに変更される。図１６に逆の経路をたどるときのモード変更点を示すが、S4においては五つとも領域Bであるので動作モードはB、S3'においては領域Cが四つとなり動作モードがCに変更される。S2'においては領域Aが四つとなり動作モードはAに変更される。よって、図１５のS2, S3の切り換わり動作点と、図１６のS3',S2'の切り換わり動作点とが異なり、実施例１と同様に、チャタリング防止のヒステリシス機能を有することがわかる。
【００６７】
次に、効果を説明する。
実施例２の車載システムの動作モード選択装置にあっては、下記の効果を得ることができる。
【００６８】
(3) 前記動作モード選択手段は、閉体積内部の全点の動作モードの評価に代えて、閉体積内部の有限個数の代表点での動作モードを評価し、占有個数が他のモードより二つ以上多いモードへの切り換えを指示するため、入力数・動作モード数が大きくなってもチャタリングを起こさない動作モード切り換え機能を、さらに少ない計算量で実行することが可能になる。
【実施例３】
【００６９】
実施例３は、動作点近傍の閉体積の内部における各動作モードの占有体積に代え、動作点近傍の閉体積の表面における各動作モードの占有面積とした例である。なお、構成は実施例１と同様であるので図示並びに説明を省略する。
【００７０】
次に、作用を説明する。
【００７１】
［動作モード選択処理］
図１７は実施例３の統合コントローラ６において実行される動作モード選択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３の動作モード選択手段）。
【００７２】
ステップＳ１１では、アクセル開度センサ７と車速センサ８とモータコントローラ２からの各入力信号を読み込み、ステップＳ１２へ移行する。
【００７３】
ステップＳ１２では、各入力信号から動作点（アクセル開度AP、車速VSP、バッテリS.O.C）を確定し、ステップＳ１３へ移行する。
【００７４】
ステップＳ１３では、ステップＳ１２で確定した動作点を含む動作点近傍の閉体積の表面における各モードの占有面積を計算し、ステップＳ１４へ移行する。
【００７５】
ステップＳ１４では、最も占有面積の多い動作モードが現在選択されている動作モードと同じか否かが判断され、YESの場合はステップＳ１１へ戻り、NOの場合はステップＳ１５へ移行する。
【００７６】
ステップＳ１５では、最も占有面積の多い動作モードの占有面積をA1とし、現在選択されている動作モードの占有面積をA2とし、占有面積のモード切り換えしきい値をAtとした場合、
A1−A2>At，At>０                                  …(3)
上記(3)式が成立するか否かが判断され、YESの場合はステップＳ１６へ移行し、NOの場合はステップＳ１１へ戻る。
【００７７】
ステップＳ１６では、最も占有面積の多い動作モードを現在の動作モードとして選択し、ステップＳ１１へ戻る。
【００７８】
［動作モード選択作用］
実施例３では、各入力信号により確定される動作点（アクセル開度AP、車速VSP、バッテリS.O.C）での動作モードを選択する動作モードマップを持ち、確定された動作点を含む動作点近傍の閉体積の表面における各動作点領域の面積を比較して、最も占有面積の多い動作モードの占有面積A1と、現在選択されている動作モードの占有面積A2とを比較し、占有面積A1が占有面積A2より充分大きくなった場合に、図１７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→ステップＳ１４→ステップＳ１５→ステップＳ１６へと進む流れとなり、ステップＳ１６において、最も占有面積の多い動作モードへの切り換えが指示される。なお、他の作用は、占有体積を占有面積に読み替えることで、実施例１と同様の作用を示すため、説明を省略する。
【００７９】
次に、効果を説明する。
実施例３の車載システムの動作モード選択装置にあっては、下記の効果を得ることができる。
【００８０】
(4) システムの状態あるいは動作点をあらわす複数の信号をもとに、複数のオンオフ制御要素により動作モードの切り換えを行う車載システムにおいて、状態を表す信号により決定される動作点での動作モードを選択するマップあるいは切り換え面情報を持ち、動作点を含む動作点近傍の閉体積の表面の各動作点領域の面積を比較して、最も占有面積の多い動作モードの占有面積１と、現在選択されている動作モードの占有面積２とを比較し、占有面積１が占有面積２より充分大きくなった場合に、最も占有面積の多い動作モードへの切り換えを指示する動作モード選択手段を備えたため、動作モードの個数・動作モードを決定する入力の個数によらず、動作モードの切り換え境界面ごとに全てオフ平面あるいはオン平面（ヒステリシス面）を設定することなく、閉体積の形状や大きさによらず、入力信号の変動に起因する動作モードのチャタリングを防止するヒステリシス機能をもたせることが出来る。これにより、ヒステリシス面を記憶するメモリ容量や、ヒステリシス面を設計・調整する手間を小さくすることが出来る。
【実施例４】
【００８１】
実施例４は、実施例３のような閉体積表面の全点の動作モードの評価に代えて、閉体積表面の有限個数の代表点で動作モードを評価するようにした例である。なお、構成は実施例１と同様であるので図示並びに説明を省略する。
【００８２】
次に、作用を説明する。
【００８３】
［動作モード選択処理］
図１８は実施例４の統合コントローラ６において実行される動作モード選択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の動作モード選択手段）。なお、ステップＳ１１及びステップＳ１２は、図１７のステップＳ１１及びステップＳ１２と同じであるので説明を省略する。
【００８４】
ステップＳ１３’では、ステップＳ１２で確定した動作点を含む動作点近傍の閉体積表面における各モードの代表点の占有個数を計算し、ステップＳ１４’へ移行する。
【００８５】
ステップＳ１４’では、最も占有個数の多い動作モードが現在選択されている動作モードと同じか否かが判断され、YESの場合はステップＳ１１へ戻り、NOの場合はステップＳ１５’へ移行する。
【００８６】
ステップＳ１５’では、最も占有個数の多い動作モードの占有個数をN1とし、現在選択されている動作モードの占有個数をN2とし、占有個数のモード切り換えしきい値をNtとした場合、
N1−N2>Nt，Nt>１                                  …(4)
上記(4)式が成立するか否かが判断され、YESの場合はステップＳ１６’へ移行し、NOの場合はステップＳ１１へ戻る。
【００８７】
ステップＳ１６’では、最も占有個数の多い動作モードを現在の動作モードとして選択し、ステップＳ１１へ戻る。
【００８８】
［動作モード選択作用］
実施例４では、各入力信号により確定される動作点（アクセル開度AP、車速VSP、バッテリS.O.C）での動作モードを選択する動作モードマップを持ち、確定された動作点を含む動作点近傍の閉体積表面における代表点の各モードの占有個数を比較して、最も占有個数の多い動作モードの占有個数N1と、現在選択されている動作モードの占有個数N2とを比較し、占有個数N1が占有個数N2より二以上大きくなった場合に、図１８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’→ステップＳ１４’→ステップＳ１５’→ステップＳ１６’へと進む流れとなり、ステップＳ１６’において、最も占有個数の多い動作モードへの切り換えが指示される。なお、他の作用は、占有体積を占有面積に読み替えることで、実施例２と同様の作用を示すため、説明を省略する。
【００８９】
次に、効果を説明する。
実施例４の車載システムの動作モード選択装置にあっては、下記の効果を得ることができる。
【００９０】
(5) 前記動作モード選択手段は、閉体積表面の全点の動作モードの評価に代えて、閉体積表面の有限個数の代表点での動作モードを評価し、占有個数が他のモードより二つ以上多いモードへの切り換えを指示するため、入力数・動作モード数が大きくなってもチャタリングを起こさない動作モード切り換え機能を、さらに少ない計算量で実行することが可能になる。
【００９１】
以上、本発明の車載システムの動作モード選択装置を実施例１〜実施例４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。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明の動作モード選択装置をハイブリッドシステムへ適用する例を示したが、システムの状態あるいは動作点をあらわす複数の信号をもとに、複数のオンオフ制御要素により動作モードの切り換えを行う他の車載システム、例えば、多段化が進んでいる自動変速システム等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】実施例１の動作モード選択装置が適用されたハイブリッドシステムを示す全体システム図である。
【図２】ハイブリッドシステムにおいて各動作モードでの３つの係合要素の締結・解放状態を示す図である。
【図３】ハイブリッドシステムにおいて電気自動車モードでの５つの動作モードとハイブリッド車モードでの５つの動作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・ハイローブレーキの各作動表を示す図である。
【図４】ハイブリッドシステムにおいて電気自動車モードでの５つの動作モードを示す共線図である。
【図５】ハイブリッドシステムにおいてハイブリッド車モードでの５つの動作モードを示す共線図である。
【図６】実施例１の統合コントローラにおいて実行される動作モード選択処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】通常のヒステリシス特性図である。
【図８】複数の入力を持つ場合の通常のヒステリシス特性図である。
【図９】動作モードが三つある場合のヒステリシス設定例を示す図である。
【図１０】実施例１での動作モードマップの一例に対して動作点が２つの領域間で移動する場合の作用説明図である。
【図１１】実施例１での動作点が２つの領域間で移動した場合の切り換えタイミングを説明する作用説明図である。
【図１２】実施例１での動作モードマップの一例に対して動作点が３つの領域間で移動する場合の作用説明図である。
【図１３】実施例１での動作点が３つの領域間で移動した場合の切り換えタイミングを説明する作用説明図である。
【図１４】実施例２の統合コントローラにおいて実行される動作モード選択処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】実施例２において動作点が３つの領域間でA→C→B方向に移動した場合の切り換えタイミングを説明する作用説明図である。
【図１６】実施例２において動作点が３つの領域間でB→C→A方向に移動した場合の切り換えタイミングを説明する作用説明図である。
【図１７】実施例３の統合コントローラにおいて実行される動作モード選択処理の流れを示すフローチャートである。
【図１８】実施例４の統合コントローラにおいて実行される動作モード選択処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９４】
Ｅ  エンジン
MG1  第１モータジェネレータ
MG2  第２モータジェネレータ
OUT  出力軸
PG1  第１遊星歯車
PG2  第２遊星歯車
PG3  第３遊星歯車
EC  エンジンクラッチ
LB  ローブレーキ（摩擦係合要素）
HC  ハイクラッチ（摩擦係合要素）
HLB  ハイローブレーキ（摩擦係合要素）
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リングギア回転数センサ
【図１】
2005151751.tif 000003
【図２】
2005151751.tif 000004
【図３】
2005151751.tif 000005
【図４】
2005151751.tif 000006
【図５】
2005151751.tif 000007
【図６】
2005151751.tif 000008
【図７】
2005151751.tif 000009
【図８】
2005151751.tif 000010
【図９】
2005151751.tif 000011
【図１０】
2005151751.tif 000012
【図１１】
2005151751.tif 000013
【図１２】
2005151751.tif 000014
【図１３】
2005151751.tif 000015
【図１４】
2005151751.tif 000016
【図１５】
2005151751.tif 000017
【図１６】
2005151751.tif 000018
【図１７】
2005151751.tif 000019
【図１８】
2005151751.tif 000020