(57)【要約】【課題】  車両の走行状態に対して運転モードの遷移の遅れを抑制することができるハイブリッド車両のモード遷移制御装置を提供すること。【解決手段】  第１の運転モードを行う車両の走行状態の領域である第１の領域と、第２の運転モードを行う車両の走行状態の領域である第２の領域との境界線をモード遷移線とするとともに、モード遷移線を含む領域をモード遷移予備領域として設定するモード遷移予備領域設定手段と、運転点の時間変化から予測点を算出する予測点算出手段と、を備え、運転モード遷移制御手段は、運転点がモード遷移予備領域にあって、予測点が運転点よりもモード遷移線に近づいたときにモード遷移制御を開始するようにした。【選択図】        図５
2009035037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと少なくとも１つのモータによる動力源と、
前記各動力源がそれぞれ回転要素に連結される遊星歯車列と、
前記回転要素を締結または解放する締結手段と、
前記エンジン、前記モータ、前記締結手段を制御して、車両の走行状態である運転点に応じて第１の運転モードと第２の運転モードとの間を遷移させる運転モード遷移制御を行う運転モード遷移制御手段と、
を備えたハイブリッド車両のモード遷移制御装置において、
前記第１の運転モードを行う前記車両の走行状態の領域である第１の領域と、前記第２の運転モードを行う前記車両の走行状態の領域である第２の領域との境界線をモード遷移線とするとともに、前記モード遷移線を含む領域をモード遷移予備領域として設定するモード遷移予備領域設定手段と、
前記運転点の時間変位に基いて予測点を算出する予測点算出手段と、
を備え、
前記運転モード遷移制御手段は、前記運転点が前記モード遷移予備領域にあって、前記予測点が前記運転点よりも前記モード遷移線に近づいたときにモード遷移制御を開始することを特徴とするハイブリッド車両のモード遷移制御装置。
【請求項２】
請求項２に記載のハイブリッド車両のモード遷移制御装置において、
前記モード遷移線を含み、前記モード遷移予備領域よりも狭い領域をモード遷移指令領域として設定するモード遷移指令領域設定手段を備え、
前記運転モード遷移制御手段は、前記運転点が前記モード遷移指令領域にあって前記予測点が前記運転点と異なる領域にあるときに、前記エンジン、前記モータ、前記締結手段にモード遷移指令を出力することを特徴とするハイブリッド車両のモード遷移制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、エンジン、モータ、締結手段を制御して、車両の走行状態である運転点に応じて運転モード遷移制御を行うハイブリッド車両のモード遷移制御装置に属する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術としては、特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報では、回転要素間の締結と解放を行うクラッチによって、無段変速比モードと固定変速比モードとの間を遷移させるハイブリッド車両のモード遷移制御装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１６５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
無段変速比モードや固定変速比モードといった運転モードは、車両の走行状態に応じて遷移される。このとき、現在の運転モードから別の運転モードで制御すべき車両の走行状態となってからモード遷移制御を開始しても、運転モードの遷移には遅れが生じるため、車両の走行状態に応じた適切な運転モードとなることができないことがあるといった問題があった。
【０００４】
本発明に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、車両の走行状態に対して運転モードの遷移の遅れを抑制することができるハイブリッド車両のモード遷移制御装置を提供することである。
【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両のモード遷移制御装置では、第１の運転モードを行う車両の走行状態の領域である第１の領域と、第２の運転モードを行う車両の走行状態の領域である第２の領域との境界線をモード遷移線とするとともに、モード遷移線を含む領域をモード遷移予備領域として設定するモード遷移予備領域設定手段と、運転点の時間変位に基いて予測点を算出する予測点算出手段と、を備え、運転モード遷移制御手段は、運転点がモード遷移予備領域にあって、予測点が運転点よりもモード遷移線に近づいたときにモード遷移制御を開始するようにした。
【発明の効果】
【０００６】
そのため、モード遷移制御を余裕を持って開始することが可能となり、次の車両の走行モードに応じて運転モードを設定することができる。
【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両のモード遷移制御装置を実現する最良の形態を、実施例１および実施例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構成］
図１は実施例１のハイブリッド車の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。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とを有している。また、変速機として第１遊星歯車１、第２遊星歯車２、第３遊星歯車３、第４遊星歯車４、モード切替機構１５を有している。また、出力機構として、出力ギヤ５と、カウンタギヤ６と、ドライブギヤ７と、ディファレンシャル８と、ドライブシャフト９とを有している。
【０００９】
第１遊星歯車は、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１キャリヤC1とから構成されている。第１サンギヤS1は、第１モータジェネレータ出力軸１６を介して第１モータジェネレータMG1に接続されている。第１ピニオンP1は、第１サンギヤS1および第１リングギヤR1と噛み合わされている。第１キャリヤC1は、第１ピニオンP1を保持するとともに、第３遊星歯車３の第３サンギヤS3に接続されている。第１リングギヤR1は、エンジンクラッチECとエンジン出力軸１０を介してエンジンEに接続されている。
【００１０】
第２遊星歯車２は、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、第２キャリヤC2とから構成されている。第２サンギヤS2は、エンジン出力軸１０と第１伝達機構１１を介してエンジンEの出力が伝達される。第２ピニオンP2は、第２サンギヤS2、第２リングギヤR2と噛み合わされている。第２キャリヤC2は、第２ピニオンP2を保持するともに、出力ギヤ５に接続されている。第２リングギヤR2は、第４遊星歯車４の第４キャリヤC4に接続されるとともに、第２伝達機構１２を介して第３遊星歯車３の第３リングギヤR3に接続されている。なお、第１伝達機構１１は、歯車１１ａ，１１ｂ，１１ｃから構成されている。また、第２伝達機構１２は、歯車１２ａから構成されている。
【００１１】
第３遊星歯車は、第３サンギヤS3と、第３ピニオンP3と、第３リングギヤR3と、第３キャリヤC3とから構成されている。第３ピニオンP3は、第３サンギヤS3および第３リングギヤR3と噛み合わされている。第３キャリヤC3は、第３ピニオンP3を保持するとともに、第３伝達機構１３を介してモード切替機構１５に接続されている。第３リングギヤR3は、第４伝達機構１４を介してモード切替機構１５に接続されている。なお、第３伝達機構１３は、歯車１３ａ、歯車１３ｂから構成されている。また、第４伝達機構１４は、歯車１４ａ、歯車１４ｂから構成されている。
【００１２】
第４遊星歯車４は、第４サンギヤS4と、第４ピニオンP4と、第４リングギヤR4と、第４キャリヤC4とから構成されている。第４サンギヤS4は、第２モータジェネレータ出力軸１７を介して第２モータジェネレータMG2に接続されている。第４リングギヤR4は、ハウジングに固定されている。
【００１３】
モード切替機構１５は、第３伝達機構１３の歯車１３ｂと接続するギヤ１５ａと、第４伝達機構１４の歯車１４ｂと接続する歯車１５ｂと、ハウジングに固定された歯車１５ｃと、歯車１５ａと歯車１５ｂ、または歯車１５ａ歯車１５ｃとを締結および解放する断接歯車１５ｄとを有する。モード切替機構１５は、断接歯車１５ｄによって歯車１５ａと歯車１５ｃとの間が締結され、歯車１５ａと歯車１５ｂとの間が解放されたモード１と、歯車１５ａと歯車１５ｃとの間が解放され、歯車１５ａと歯車１５ｂとの間が締結されたモード２とを切り替える。
出力ギヤ５に伝達された出力は、カウンタギヤ６、ドライブギヤ７、ディファレンシャル８、ドライブシャフト９を介して駆動輪Wに伝達される。
【００１４】
ハイブリッドシステムの制御系は、図１に示すようにエンジンコントローラ２１と、ハイブリッドコントローラ２２と、モータコントローラ２３とから構成されている。
エンジンコントローラ２１は、アクセル開度センサ２４からアクセル開度情報と、エンジン回転数センサ２５からエンジン回転数情報とを入力し、ハイブリッドコントローラからの指令に応じてエンジン回転数とエンジントルクを制御する指令をスロットルバルブアクチュエータ２６へ出力する。
【００１５】
モータコントローラ２３は、第１モータジェネレータMG1の回転数センサ２７と第２モータジェネレータMG2の回転数センサ２８から回転数情報を入力し、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の回転数およびトルクを制御する指令をインバータ２９へ出力する。
ハイブリッドコントローラ２２は、車速センサ３０からの車速情報と、エンジンコントローラ２１を介してエンジン回転数センサ２５からのエンジン回転数情報とを入力し、モード切替機構１５を制御する指令を油圧コントロールユニット３１へ出力する。
【００１６】
［運転モードについて］
実施例１のハイブリッド車では、エンジンE、第１モータジェネレータMG1、第２モータジェネレータMG2の動作点、およびモード切替機構１５によって選択された動力伝達経路に基いて変速比を決定している。
図２、図３、図４、図５は、第１遊星歯車１、第２遊星歯車２、第３遊星歯車３、第４遊星歯車４の共線図である。図２は、変速比（エンジンEの回転数/第２キャリヤC2の回転数）が「0.4」であって、モード１のときの共線図である。図３は、変速比が「0.4」であって、モード２のときの共線図である。図４は、変速比が「1.0」であって、モード１のときの共線図である。図５は、変速比が「1.0」であって、モード２のときの共線図である。
【００１７】
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、サンギヤの各回転要素を、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。
【００１８】
図２、図３、図４、図５において、G1は第１遊星歯車１、G2は第２遊星歯車２、G3は第３遊星歯車３、G4は第４遊星歯車４を示す。第１リングギヤR1は、エンジンEと連結されているため、第１リングギヤR1の回転数はエンジンEの回転数とは等しくなる。また、第１サンギヤS1は、第１モータジェネレータMG1と連結されているため、第１サンギヤS1の回転数と第１モータジェネレータMG1の回転数とは等しくなる。また、第４サンギヤＳ４は、第２モータジェネレータMG2と連結されているため、第４サンギヤＳ４の回転数と第２モータジェネレータMG2の回転数とは等しくなる。
【００１９】
実施例１のハイブリッドシステムでは、各歯車を介して第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2が常時連結されているため、駆動輪Wにおいて所望の出力トルクを得るためには、必ずしもエンジンEの発生トルクがそのまま駆動輪Wに出力トルクとして伝達されるわけではない。また、モード１とモード２の切り替えによって、エンジンEの発生トルクが駆動輪Wの出力トルクとして伝達される割合が変化する。
【００２０】
以下では、エンジンEの発生トルクが、第１モータジェネレータMG1、第２モータジェネレータMG2に伝達される割合をトルク循環率と称する。このトルク循環率が低いほど、エンジンEの発生トルクが駆動輪Wの出力トルクとして伝達される割合は高くなる。
【００２１】
図２と図３の共線図を比べると、第１モータジェネレータMG1の回転数は、モード１よりもモード２の方が高い。すなわち、トルク循環率は、モード１よりもモード２の方が高い。そのため、変速比「0.4」においては、エンジンEの発生トルクに対する駆動輪Wの出力トルクの割合は、モード１よりもモード２の方が小さい。
【００２２】
図４と図５の共線図を比べると、第１モータジェネレータMG1の回転数は、モード２よりもモード１の方が高い。すなわち、トルク循環率は、モード２よりもモード１の方が高い。そのため、変速比「1.0」においては、エンジンEの発生トルクに対する駆動輪Wの出力トルクの割合は、モード１よりもモード２の方が大きい。
【００２３】
図６は、変速比Kに対するトルク循環率を示すグラフである。変速比Kは、エンジンEの回転数に対する第２キャリヤC2の回転数の割合である。太一点鎖線は、入力エネルギ（ガソリン等の燃料のエネルギ量）に対するエンジンEの出力トルクの割合を示す。細実線は、モード切替機構１５においてモード１が選択されているときのトルク率割を示す。細一点鎖線は、モード切替機構１５においてモード２が選択されているときのトルク率を示す。
【００２４】
エンジンEの出力トルクを、駆動トルクとして駆動輪Wに効率良く伝達するためには、第１モータジェネレータMG1および第２モータジェネレータMG2に伝達されるトルクを小さくすることが好ましい。図６に示すように、変速比Kが「0.5」までは、モード２よりもモード１の方がトルク循環率は低く、変速比Kが「0.5」以上となるとモード１よりもモード２の方がトルク循環率は低くなる。そのため、太実線で示すように、変速比Kが「0.5」まではモード１を選択し、変速比が「0.5」以上となるとモード２を選択するようにする。
【００２５】
［モード遷移制御処理］
図７は、ハイブリッドコントローラ２２において行われる処理の流れを示すフローチャートである。図８は、車速とエンジン回転数に応じた運転モード（モード１とモード２）の切り替えを示す図である。モード１の領域とモード２の領域との境界線をモード遷移線とする。また、モード遷移線を含む一定の領域をモード遷移予備領域として設定している。
【００２６】
ステップＳ１では、車速センサ３０から車速情報と、エンジンコントローラ２１を介してエンジン回転数センサ２５からエンジン回転数情報とを読み込み、ステップＳ２へ移行する。
ステップＳ２では、運転点がモード遷移予備領域にあるか否かを判断し、運転点がモード予備領域にある場合にはステップＳ３へ移行し、運転点がモード予備領域にない場合にはリターンへ移行する。
【００２７】
ステップＳ３では、車速とエンジン回転数の変化率を演算して、ステップＳ４へ移行する。
ステップＳ４では、車速とエンジン回転数の変化率から予測点を推定し、ステップＳ５へ移行する。
【００２８】
ステップＳ５では、モード遷移を行う予定であるか否かを判定し、モード遷移を行う予定であればステップＳ６へ移行し、モード遷移を行う予定でなければリターンへ移行する。モード遷移を行う予定であるか否かであるかは、モード遷移線に対する運転点と予測点の位置関係から判断する。すなわち、運転点とモード遷移線との距離に対して、予測点とモード遷移線との距離が近づいていれば、モード遷移を行う予定であると判断する。
【００２９】
ステップＳ６では、モード遷移制御を開始して、ステップＳ７へ移行する。
ステップＳ７では、エンジンコントローラ２１、モータコントローラ２３、油圧コントロールユニット３１に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力して、リターンへ移行する。
【００３０】
［モード遷移制御作用］
運転モードは、車両の走行状態に応じて遷移される。このとき、現在の運転モードから別の運転モードで制御すべき車両の走行状態となってからモード遷移制御を開始しても、運転モードの遷移には遅れが生じるため、車両の走行状態に応じた適切な運転モードとなることができない。
【００３１】
そこで実施例１では、モード１の領域とモード２の領域との境界線をモード遷移線とし、モード遷移線を含む領域をモード遷移予備領域として設定するとともに、運転点の時間変位に基いて予測点を算出し、運転点がモード遷移予備領域にあって、予測点が運転点よりもモード遷移線に近づいたときにモード遷移制御を開始するようにした。
【００３２】
そのため、余裕を持ってモード遷移制御を開始することが可能となるため、次の車両の走行モードに応じて運転モードを設定することができる。また、運転点がモード遷移予備領域にあって、予測点が運転点よりもモード遷移線に近づいたときにモード遷移制御を開始するため、運転モードの遷移の誤作動を抑制することができる。
【００３３】
[実施例１の効果]
（１）エンジンEと第１モータジェネレータMG1、第２モータジェネレータMG2による動力源と、各動力源がそれぞれ回転要素に連結される第１遊星歯車１、第２遊星歯車２、第３遊星歯車３、第４遊星歯車４と、回転要素を締結または解放するモード切替機構１５と、エンジンE、第１モータジェネレータMG1、第２モータジェネレータMG2、モード切替機構１５を制御して、車両の走行状態である運転点に応じてモード１とモード２との間を遷移させる運転モード遷移制御を行うハイブリッドコントローラ２２とを備えたハイブリッド車両のモード遷移制御装置において、ハイブリッドコントローラ２２は、モード１を行う車両の走行状態の領域であるモード１領域と、モード２を行う車両の走行状態の領域であるモード２領域との境界線をモード遷移線とするとともに、モード遷移線を含む領域をモード遷移予備領域として設定し、運転点に基いて予測点を算出し、運転点がモード遷移予備領域にあって、予測点が運転点よりもモード遷移線に近づいたときにモード遷移制御を開始するようにした。
【００３４】
そのため、モード遷移制御を余裕を持って開始することが可能となり、車両の走行状態に応じて運転モードを設定することができる。また、運転点がモード遷移予備領域にあって、予測点が運転点よりもモード遷移線に近づいたときにモード遷移制御を開始するため、運転モードの遷移の誤作動を抑制することができる。
【実施例２】
【００３５】
実施例１では、運転点がモード遷移予備領域にあって、予測点が運転点よりもモード遷移線に近づいたときにモード遷移制御を開始するようにした。一方、実施例２では、モード遷移予備領域よりも狭い領域をモード遷移指令領域として設定し、モード遷移指令領域に基づいてモード遷移指令を出力するようにした点で異なる。
以下、実施例２について説明するが、実施例１と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３６】
［モード遷移制御処理］
実施例２のモード遷移制御処理について説明する。
図９は、ハイブリッドコントローラ２２において行われる処理の流れを示すフローチャートである。図１０は、車速とエンジン回転数に応じた運転モード（モード１とモード２）の切り替えを示す図である。モード１の領域とモード２の領域との境界線をモード遷移線とする。また、モード遷移線を含む一定の領域をモード遷移予備領域として設定している。また、モード１の領域とモード２の領域との境界線をモード遷移線とする。また、モード遷移線を含み、実施例１のモード予備領域より狭い一定の領域をモード遷移指令領域として設定している。
【００３７】
ステップＳ１１では、車速センサ２８から車速情報と、エンジンコントローラ２１を介してエンジン回転数センサ２５からエンジン回転数情報とを読み込み、ステップＳ２へ移行する。
ステップＳ１２では、運転点がモード遷移指令領域にあるか否かを判断し、運転点がモード指令領域にある場合にはステップＳ１３へ移行し、運転点がモード指令領域にない場合にはリターンへ移行する。
【００３８】
ステップＳ１３では、車速とエンジン回転数の変化率を演算して、ステップＳ４へ移行する。
ステップＳ１４では、車速とエンジン回転数の変化率から予測点を推定し、ステップＳ１５へ移行する。
【００３９】
ステップＳ１５では、モード遷移するか否かを判定し、モード遷移をすると判断すればステップＳ１６へ移行し、モード遷移しないと判断すればリターンへ移行する。モード遷移をするか否かの判断は、運転点と予測点が属する領域から判断する。例えば、図７に示すように、運転点が第１の領域にあって予測点が第２の領域にあるときには、モード遷移すると判断する。
ステップＳ１６では、エンジンコントローラ２１、モータコントローラ２３、油圧コントロールユニット３１に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力して、リターンへ移行する。
【００４０】
［モード遷移制御作用］
運転モードは、車両の走行状態に応じて遷移される。このとき、現在の運転モードから別の運転モードで制御すべき車両の走行状態となってからモード遷移制御を開始しても、運転モードの遷移には遅れが生じるため、車両の走行状態に応じた適切な運転モードとなることができない。
【００４１】
そこで実施例２では、運転点がモード遷移指令領域にあって、予測点が運転点の属する領域と別の領域にある場合に、モード遷移指令を出力するようにした。
そのため、車両の走行モードに応じて運転モードを設定することができる。
【００４２】
［実施例２の効果］
（２）ハイブリッドコントローラ２２は、運転点がモード遷移指令領域にあって、予測点が運転点と異なる領域にあるときに、エンジンE、第１モータジェネレータMG1、第２モータジェネレータMG2、モード切替機構１５にモード遷移指令を出力するようにした。
そのため、車両の走行モードに応じて運転モードを設定することができる。
【００４３】
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１および実施例２に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１および実施例２に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００４４】
実施例１および実施例２では、車両の走行状態として、車速とエンジン回転数を用いて説明したが、他の要素としてアクセル開度やバッテリ充電状態を考慮するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施例１のハイブリッド車の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】実施例１の遊星歯車の共線図である。
【図３】実施例１の遊星歯車の共線図である。
【図４】実施例１の遊星歯車の共線図である。
【図５】実施例１の遊星歯車の共線図である。
【図６】実施例１のトルク循環率を示すグラフである。
【図７】実施例１のハイブリッドコントローラにおいて行われる処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】実施例１の車速とエンジン回転数に応じた運転モードの切り替えを示す図である。
【図９】実施例２のハイブリッド制御系を示すブロック図である。
【図１０】実施例２の車速とエンジン回転数に応じた運転モードの切り替えを示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１    第１遊星歯車
２    第２遊星歯車
３    第３遊星歯車
４    第４遊星歯車
１５    モード切替機構
２１    エンジンコントローラ
２２    ハイブリッドコントローラ
２３    モータコントローラ
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
【図１】
2009035037.tif 000003
【図２】
2009035037.tif 000004
【図３】
2009035037.tif 000005
【図４】
2009035037.tif 000006
【図５】
2009035037.tif 000007
【図６】
2009035037.tif 000008
【図７】
2009035037.tif 000009
【図８】
2009035037.tif 000010
【図９】
2009035037.tif 000011
【図１０】
2009035037.tif 000012