(57)【要約】【課題】  シリーズモードからパラレルモードに遷移する際に、クラッチ耐久性の悪化を招くことなくスムーズな加速を達成可能なハイブリッド車両の制御装置を提供すること。【解決手段】  ハイブリッド車両の制御装置において、シリーズモードからパラレルモードに遷移するときは、第１モータジェネレータを制御して第２モータジェネレータの回転数に同期させ、クラッチを締結するモード遷移制御手段を設けた。【選択図】        図３
2007168551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記第１モータジェネレータと前記第２モータジェネレータの間の動力を断接するクラッチと、前記第２モータジェネレータと接続された駆動輪と、を有するハイブリッド駆動装置と、
走行モードとして、前記クラッチを開放し、前記エンジンの駆動力により前記第１モータジェネレータを発電状態とし、前記第２モータジェネレータの駆動力で走行するシリーズモードと、前記クラッチを締結し、前記エンジンと前記第１モータジェネレータ及び／又は第２モータジェネレータの駆動力で走行するパラレルモードを有するハイブリッド車両の制御装置において、
前記シリーズモードから前記パラレルモードに遷移するときは、前記第１モータジェネレータを制御して前記第２モータジェネレータの回転数に同期させ、前記クラッチを締結するモード遷移制御手段を設けたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記モード遷移制御手段は、前記クラッチの締結後、前記第２モータジェネレータの回転数が増加したときは、前記第１モータジェネレータの回転数も増加させることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記モード遷移制御手段は、前記シリーズモードから前記パラレルモードへ遷移するときの前記エンジンのスロットル開度を一定とすることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、シリーズモードとパラレルモードを備えたハイブリッド車両のモード遷移制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンに接続された第１モータジェネレータと、変速機に接続された第２モータジェネレータと、第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとの間に設けられたクラッチとを備えたハイブリッド車両が知られている。このハイブリッド車用は、前記クラッチを開放し、エンジン駆動力を用いて第１モータジェネレータにより発電し、この発電された電力を用いて第２モータジェネレータの駆動力により走行するシリーズモードと、前記クラッチを締結し、エンジン駆動力を用いて走行するパラレルモードを達成可能に構成されている。
【特許文献１】特開２００２−３２７６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来技術では、シリーズモードからパラレルモードに遷移する際、発電しているエンジン回転数に第２モータジェネレータ回転数が到達してからクラッチを締結する。このとき、エンジンと第１モータジェネレータとは一定回転数を維持した状態であり、一方、第２モータジェネレータは回転数が上昇している状態であるため、締結時にクラッチ差回転が発生すると、締結ショックが発生する。また、締結ショックを回避するために徐々に締結力を与えると、第２モータジェネレータの回転数上昇が鈍り、加速するタイミングが遅くなるという問題があった。更に、第１モータジェネレータと第２モータジェネレータの差回転のある状態からクラッチの締結を開始するため、クラッチの耐久性が悪化するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、シリーズモードからパラレルモードに遷移する際に、クラッチ耐久性の悪化を招くことなくスムーズな加速を達成可能なハイブリッド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】
上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド車両の制御装置では、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、前記第１モータジェネレータと前記第２モータジェネレータの間の動力を断接するクラッチと、前記第２モータジェネレータと接続された駆動輪と、を有するハイブリッド駆動装置と、走行モードとして、前記クラッチを開放し、前記エンジンの駆動力により前記第１モータジェネレータを発電状態とし、前記第２モータジェネレータの駆動力で走行するシリーズモードと、前記クラッチを締結し、前記エンジンと前記第１モータジェネレータ及び／又は第２モータジェネレータの駆動力で走行するパラレルモードを有するハイブリッド車両の制御装置において、前記シリーズモードから前記パラレルモードに遷移するときは、前記第１モータジェネレータを制御して前記第２モータジェネレータの回転数に同期させ、前記クラッチを締結するモード遷移制御手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、第２モータジェネレータの回転数が変化しながら遷移したとしても、第１モータジェネレータがその変化に同期させるように制御されるため、クラッチの差回転収束性を向上することが可能となり、クラッチ耐久性の悪化を招くことなくスムーズな加速を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、本発明の車両の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】
図１は実施例１のハイブリッド車両の構成を表す概略図である。エンジン１には、第１モータジェネレータ２が連結されている。第１モータジェネレータ２には、クラッチ３を介して第２モータジェネレータ４が接続されている。第２モータジェネレータ４には変速機５が接続され、デファレンシャルギヤ等を介して駆動輪６に接続されている。第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ４とはバッテリ７との間で電力の充放電を行う。
【０００９】
基本的な制御構成について説明する。図２はハイブリッド車両の基本制御構成を表すブロック図である。コントロールユニットCUには、エンジン回転数センサ１１と、第１モータジェネレータ回転数センサ１２と、第２モータジェネレータ回転数センサ１３と、運転者の操作するアクセルペダル開度を検出するアクセル開度センサ１４と、バッテリ７の充電状態（以下、SOCと記載する）を検出するSOCセンサ１５が接続されている。
【００１０】
コントロールユニットCU内には、走行モードを決定するモード決定部２１と、走行モードのモード遷移を制御する遷移制御部２２と、第１モータジェネレータ２の駆動状態を制御する第１モータジェネレータ制御部２３と、第２モータジェネレータ４の駆動状態を制御する第２モータジェネレータ制御部２４と、エンジン１の駆動状態を制御するエンジン制御部２５と、クラッチ３の締結状態を制御するクラッチ制御部２６から構成されている。
【００１１】
モード決定部２１では、SOCと、アクセルペダル開度と、車速等に基づいて最適な走行モードを決定する。実施例１のハイブリッド車両にあっては、エンジン駆動力により第１モータジェネレータ２を発電機として使用し、第２モータジェネレータ４のみの駆動力で走行するシリーズモードと、エンジン１の駆動力と第１及び第２モータジェネレータ２，４の駆動力を用いて走行するパラレルモードが設定されている。シリーズモードではクラッチ３を開放し、パラレルモードではクラッチ３を締結する。
【００１２】
尚、第１モータジェネレータ２と第２モータジェネレータ４とは、同時に使用してもよいし、一方のみ使用してもよく特に限定しない。
【００１３】
シリーズモードが選択されると、遷移制御部２２において、エンジン回転数を一定回転（本実施例１では1000rpm）に制御する指令が出力され、第１モータジェネレータ２により安定した電力を確保する。一方、パラレルモードが選択されると、遷移制御部２２において、運転者のアクセルペダル開度に応じたエンジン回転数に制御（以下、TVO制御と記載）する指令が出力される。
【００１４】
バッテリ７の充電量が確保されている場合、基本的なモード制御として発進時はシリーズモードで発進し、第２モータジェネレータ４の回転数が所定回転数（本実施例１では600rpm）に到達したときは、シリーズモードからパラレルモードに遷移するように制御される。
【００１５】
図３はシリーズモードからパラレルモードに遷移する際の遷移制御を表すフローチャートである。
【００１６】
〔シリーズモード時の制御〕
ステップ１０１では、エンジン回転数Nengが1000rpmとなるようにエンジン回転数を制御する。このとき、第１モータジェネレータ２はエンジン１と直結されているため、第１モータジェネレータ２は発電状態に制御され、バッテリ７に充電される。
ステップ１０２では、第２モータジェネレータ４の回転数Nmg2が600rpm未満か否かを判断し、未満のときはステップ１０１に戻ってシリーズモードを継続し、600rpm以上のときはシリーズモードからパラレルモードに遷移するためにステップ１０３へ進む。
【００１７】
〔モード遷移制御〕
ステップ１０３では、第１モータジェネレータ回転数Nmg1と第２モータジェネレータ回転数Nmg2が一致するように第１モータジェネレータ２の回転数制御を実行する。尚、このとき、エンジン回転数Nengは1000rpmを維持する制御が行われている状態でスロットル開度等が設定されている。よって、第１モータジェネレータ２では、発電量を増加する制御、すなわち負荷トルクを大きくしてエンジン回転数Neng及び第１モータジェネレータ回転数Nmg1を低下させる。また、回転数制御を実行する際、第１モータジェネレータ回転数Nmg1の回転数変化率には一定の制限を設け、急激な回転数変化によるエンジンストール等を防止している。
【００１８】
ステップ１０４では、エンジン回転数Nengと第２モータジェネレータ回転数Nmg2の差回転が所定回転数N以下か否かを判断し、N以下のときはステップ１０５へ進み、それ以外のときはステップ１０３に戻って回転数制御を実行する。尚、所定回転数Nは、図４に示す差回転マップからアクセルペダル開度に基づいて設定される。図４に示すように、アクセルペダル開度が小さいときは車両の加速要求が小さく、わずかな締結ショックでも違和感を与える虞があるため、所定回転数Nを小さな値として設定する。一方、アクセルペダル開度が大きいときは車両の加速要求が大きく、締結ショックよりも素早い加速を達成する観点から所定回転数Nを大きな値とする。
ステップ１０５では、クラッチ３を締結する。
【００１９】
〔パラレルモード時の制御〕
ステップ１０６では、エンジン通常制御、すなわちTVO制御を実行し、パラレルモードとしてアクセルペダル開度に応じた駆動力制御を実行する。
【００２０】
（シリーズモードからパラレルモードへの遷移制御による作用）
上記シリーズモードからパラレルモードに遷移する際の制御作用について、図５のタイムチャートに基づいて説明する。図５はシリーズモードで走行中に、パラレルモードに遷移する際の各回転要素の関係を表すタイムチャートである。図５中、太い実線はエンジン回転数Neng及び第１モータジェネレータ回転数Nmg1を表し、図５中、一点鎖線は第２モータジェネレータ回転数Nmg2を表し、図５中、点線は従来技術のエンジン回転数Neng及び第１モータジェネレータ回転数Nmg1を表す。
【００２１】
シリーズモードにおいて、運転者が車両停止状態からアクセルペダルを踏み込むと、エンジン１及び第１モータジェネレータ２は1000rpmを維持するように制御され、一方、第２モータジェネレータ４はアクセルペダル開度に応じて回転数が上昇する。
【００２２】
時刻ｔ１において、第２モータジェネレータ回転数が600rpmを越えると、パラレルモードへの遷移制御が開始され、第１モータジェネレータ２の回転数Nmg1を第２モータジェネレータ回転数Nmg2と一致させる制御が開始される。よって、第１モータジェネレータ２の回転数は低下する。このとき、一緒にエンジン回転数Nengも低下する。このとき、エンジンのスロットル開度を一定としておくことで、エンジントルクを上昇させることができる。
【００２３】
時刻ｔ２において、第１モータジェネレータ回転数Nmg1と第２モータジェネレータ回転数Nmg2とが所定回転数N以下となると、クラッチ３が締結され、パラレルモードへの遷移が完了する。
【００２４】
（従来技術との対比）
ここで、従来技術との対比について説明する。従来技術では、第２モータジェネレータ回転数Nmg2が上昇し、時刻ｔ３において、第１モータジェネレータ回転数Nmg1と一致（所定回転数差内に到達）したときにクラッチを締結し、シリーズモードからパラレルモードへの遷移を行っていた。このとき、第１モータジェネレータ回転数Nmg1は略一定状態であり、第２モータジェネレータ回転数Nmg2が上昇傾向にある状態でクラッチを締結することとなる。よって、クラッチ締結時に第２モータジェネレータ４は急激にイナーシャが増大し、出力軸に出力するトルクが一瞬低下するような締結ショックが発生していた。
【００２５】
また、第２モータジェネレータ回転数Nmg2が上昇するまでの間は、第２モータジェネレータ４のみの駆動力で走行する必要があり、駆動力を十分に得ることが困難であった。
【００２６】
これに対し、実施例１のモード遷移制御では、第１モータジェネレータ回転数Nmg1を低下させて第２モータジェネレータ回転数Nmg2に一致させるため、従来よりも早いタイミングでシリーズモードからパラレルモードへ遷移することができる。
【００２７】
また、第１モータジェネレータ回転数Nmg1を低下させると、スロットル開度を一定として制御しているためエンジントルクが高まった状態となる。このとき、クラッチ３を締結し、第１モータジェネレータ２の発電トルクを緩めると、エンジン回転数も素早く上昇するため、第２モータジェネレータ回転数Nmg2の上昇と共にエンジン１及び第１モータジェネレータ２の回転数も上昇させることが可能となる。このように、エンジントルク制御よりも応答性の良いモータトルク制御を用いることで、素早くモード遷移を達成しつつ、締結ショックを抑制し、駆動力を確保することができる。
【００２８】
以上説明したように、実施例１のハイブリッド車両の制御装置にあっては、下記に列挙する作用効果を得ることができる。
【００２９】
（1）シリーズモードからパラレルモードに遷移するときは、第１モータジェネレータ２を制御して第２モータジェネレータ４の回転数に同期させ、クラッチ３を締結することとした。よって、第２モータジェネレータ４の回転数が変化しながら遷移したとしても、第１モータジェネレータ２がその変化に同期させるように制御されるため、クラッチ３の差回転収束性を向上することが可能となり、クラッチ耐久性の悪化を招くことなくスムーズな加速を達成することができる。
【００３０】
（2）クラッチ３の締結後、第２モータジェネレータ４の回転数が増加したときは、第１モータジェネレータ２の回転数も増加させることとした。よって、クラッチ締結により第２モータジェネレータ４のイナーシャが急増することがなく、スムーズな加速を達成することができる。
【００３１】
（3）シリーズモードからパラレルモードへ遷移するときのエンジン１のスロットル開度を一定とした。よって、第１モータジェネレータ２が回転数を低下させたときに、エンジントルクを上昇することが可能となり、クラッチ締結後にエンジン回転数をスムーズに上昇することができる。
【実施例２】
【００３２】
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と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。図６は実施例２におけるシリーズモードからパラレルモードに遷移する際の遷移制御を表すフローチャートである。ステップ１０４のみ異なるため、この点についてのみ説明する。
【００３３】
ステップ２０４では、エンジン回転数Nengと第２モータジェネレータ回転数Nmg2の差回転が所定回転数N以下か否かを判断し、N以下の状態が所定時間ｔ継続したときはステップ１０５へ進み、それ以外のときはステップ１０３に戻って回転数制御を実行する。
【００３４】
尚、所定回転数Nは、図４に示す差回転マップからアクセルペダル開度に基づいて設定される。また、所定時間ｔは図７に示す継続時間マップからアクセルペダル開度に基づいて設定される。
【００３５】
図７に示すように、アクセルペダル開度が小さいときは車両の加速要求が小さく、わずかな締結ショックでも違和感を与える虞があるため、所定回転数Nの継続時間ｔを長く設定することで、締結ショックを小さくする。一方、アクセルペダル開度が大きいときは車両の加速要求が大きく、締結ショックよりも素早い加速を達成する観点から所定回転数Nの継続時間ｔを短く設定することで、素早いモード遷移を行う。
【００３６】
（シリーズモードからパラレルモードへの遷移制御による作用）
上記シリーズモードからパラレルモードに遷移する際の制御作用について、図８のタイムチャートに基づいて説明する。図８はシリーズモードで走行中に、パラレルモードに遷移する際の各回転要素の関係を表すタイムチャートである。図８中、太い実線はエンジン回転数Neng及び第１モータジェネレータ回転数Nmg1を表し、図８中、一点鎖線は第２モータジェネレータ回転数Nmg2を表し、図８中、点線は従来技術のエンジン回転数Neng及び第１モータジェネレータ回転数Nmg1を表す。
【００３７】
シリーズモードにおいて、運転者が車両停止状態からアクセルペダルを踏み込むと、エンジン１及び第１モータジェネレータ２は1000rpmを維持するように制御され、一方、第２モータジェネレータ４はアクセルペダル開度に応じて回転数が上昇する。
【００３８】
時刻ｔ１において、第２モータジェネレータ回転数が600rpmを越えると、パラレルモードへの遷移制御が開始され、第１モータジェネレータ２の回転数Nmg1を第２モータジェネレータ回転数Nmg2と一致させる制御が開始されるため、第１モータジェネレータ２の回転数は低下する。このとき、一緒にエンジン回転数Nengも低下する。
【００３９】
時刻ｔ２において、第１モータジェネレータ回転数Nmg1と第２モータジェネレータ回転数Nmg2とが所定回転数N以下となると、この状態の継続時間が所定時間ｔ継続するように制御される。これにより、実施例１に比べて更に締結ショックを抑制することができる。
【００４０】
時刻ｔ２１において、時刻ｔ２から所定時間ｔが経過すると、クラッチ３が締結され、パラレルモードへの遷移が完了する。
【００４１】
よって、実施例２にあっては、実施例１と同様の作用効果を得ることができると共に、更に締結ショックを抑制することができる。
【００４２】
以上、実施例１，２に基づいて説明したが、本発明は、上記構成に限らず他のハイブリッドシステムに適用してもよい。例えば、特開２００５−１４３２２９号公報等に記載されているように、3つのシングルピにオン型遊星歯車により構成された差動装置を有し、パラレル走行モードとシリーズ走行モードとが選択可能なハイブリッド差動装置に適用してもよいし、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し、パラレル走行モードとシリーズ走行モードとが選択可能なハイブリッド差動装置に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施例１のハイブリッド車両を示す全体システム図である。
【図２】実施例１のハイブリッド車両の基本制御構成を表すブロック図である。
【図３】実施例１のハイブリッド車両においてシリーズモードからパラレルモードへの遷移制御処理を表すフローチャートである。
【図４】実施例１の遷移制御に使用する差回転とアクセルペダル開度の関係を表す差回転マップである。
【図５】実施例１のハイブリッド車両においてシリーズモードからパラレルモードに遷移する際のタイムチャートである。
【図６】実施例２のハイブリッド車両においてシリーズモードからパラレルモードへの遷移制御処理を表すフローチャートである。
【図７】実施例２の遷移制御に使用する継続時間とアクセルペダル開度の関係を表す継続時間マップである。
【図８】実施例２のハイブリッド車両においてシリーズモードからパラレルモードに遷移する際のタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１  エンジン
２  第１モータジェネレータ
３  クラッチ
４  第２モータジェネレータ
５  変速機
６  駆動輪
７  バッテリ
【図１】
2007168551.tif 000003
【図２】
2007168551.tif 000004
【図３】
2007168551.tif 000005
【図４】
2007168551.tif 000006
【図５】
2007168551.tif 000007
【図６】
2007168551.tif 000008
【図７】
2007168551.tif 000009
【図８】
2007168551.tif 000010