JP2005016570A

JP2005016570A - Hybrid vehicle mode transition control device

Info

Publication number: JP2005016570A
Application number: JP2003178999A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Akiyama; 清秋山; Yasushi Tomita; 靖冨田; Tomoya Imazu; 知也今津
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】第１定常モードから第３定常モードへのモード遷移を応答良くスムーズに行いながら、第２定常モードと第３定常モードとの間の頻繁なモード遷移を回避することで、駆動力ショックの発生頻度を抑制することができるハイブリッド車のモード遷移制御装置を提供すること。
【解決手段】ハイブリッド車のモード遷移制御装置において、モード選択手段は、車速検出値と目標駆動力算出値により決まる車両の運転点が、定常モード領域マップ上でどの定常モード領域に属するかにより定常モードを選択する手段であり、モード遷移条件手段は、第１定常モードから第２定常モードへ選択変更された場合、または、第１定常モードから第３定常モードへ選択変更された場合、いずれの場合も第１定常モード→第２定常モード→第３定常モードの順にモード遷移させ、第３定常モードから第２定常モードへのモード遷移を禁止する手段とした。
【選択図】図７Driving force shock by avoiding frequent mode transition between a second steady mode and a third steady mode while smoothly performing a mode transition from a first steady mode to a third steady mode with good response. To provide a mode transition control device for a hybrid vehicle that can suppress the occurrence frequency.
In a mode transition control device for a hybrid vehicle, a mode selection unit is configured to determine whether a vehicle operating point determined by a vehicle speed detection value and a target driving force calculation value belongs to which steady mode region on a steady mode region map. The mode transition condition means is selected when the first steady mode is changed to the second steady mode, or when the selection is changed from the first steady mode to the third steady mode. In this case, the mode transition is performed in the order of the first steady mode → the second steady mode → the third steady mode, and the mode transition from the third steady mode to the second steady mode is prohibited.
[Selection] Figure 7

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モード選択手段により現在選択されている定常モードとは異なる定常モードが選択されるとシーケンス制御により新たな定常モードへのモード遷移を行うハイブリッド車のモード遷移制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
４個以上の要素を有する２自由度の例えば遊星歯車機構により構成する差動装置に、駆動系統への出力を割り当てた要素以外の要素にブレーキを設けたパワートレーンシステムを適用したハイブリッド車両においては、例えば、発進時や走行時において、ハイブレーキを締結した固定変速比状態でエンジンと１つの第２モータジェネレータにより走行するハイブリッド車−ハイブレーキモード（＝ＨＥＶ−ＨＢモード）と、ハイブレーキを締結した固定変速比にて１つのモータにより走行する電気自動車−ハイブレーキモード（＝ＥＶ−ＨＢモード）と、２つのモータのみで無段変速比を得る電気自動車モード（＝ＥＶモード）と、の間でモード遷移を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−３４１５３号公報。
【０００４】
【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モード遷移制御装置において、ＨＥＶ−ＨＢモードからＥＶモードへ遷移する場合、エンジン停止・エンジンクラッチ解放等と同時にハイブレーキを解放する必要があり、これらの動作をシーケンス制御により行おうとすると、モード遷移応答性を度外視した制御を行わない限り、応答良くスムーズなモード遷移を行うことは困難であるという問題点があった。
【０００５】
また、ＥＶモードからＥＶ−ＨＢモードへ遷移する場合、ブレーキ締結時の各要素に働く慣性力に対する反力バランスで締結するハイブレーキの速度がゼロでない状態でハイブレーキを締結すると、各要素の回転速度が強制的に変更された結果としてハイブレーキの速度がゼロになるわけであるから、この各要素の速度の変化、すなわち加速度により慣性トルクが発生し、これらに応じて駆動力ショックが発生するという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、第１定常モードから第３定常モードへのモード遷移を応答良くスムーズに行いながら、第２定常モードと第３定常モードとの間の頻繁なモード遷移を回避することで、駆動力ショックの発生頻度を抑制することができるハイブリッド車の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、
複数の定常モード間にてモード遷移を行うハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
車速を検出する車速検出手段と、
目標駆動力を算出する目標駆動力算出手段と、
車速と目標駆動力によるマップ上に、各定常モードにより走行可能な領域を、互いにオーバーラップする領域を含みながら設定したモード領域マップ設定手段と、を設け、
前記モード選択手段は、前記係合要素を締結した状態でエンジンと少なくとも１つのモータにより走行する第１定常モードと、前記係合要素を締結した状態で少なくとも１つのモータにより走行する第２定常モードと、前記係合要素を解放した状態で２つのモータにより走行する第３定常モードと、を有し、車速検出値と目標駆動力算出値により決まる車両の運転点が、定常モード領域マップ上でどの定常モード領域に属するかにより定常モードを選択する手段であり、
前記モード遷移条件手段は、第１定常モードから第２定常モードへ選択変更された場合、または、第１定常モードから第３定常モードへ選択変更された場合、いずれの場合も第１定常モード→第２定常モード→第３定常モードの順にモード遷移させ、第３定常モードから第２定常モードへのモード遷移を禁止する手段とした。
【０００８】
【発明の効果】
よって、本発明のハイブリッド車のモード遷移制御装置にあっては、モード遷移条件手段において、第１定常モードから第２定常モードへ選択変更された場合、または、第１定常モードから第３定常モードへ選択変更された場合、いずれの場合も第１定常モード→第２定常モード→第３定常モードの順にモード遷移させ、第３定常モードから第２定常モードへのモード遷移を禁止することで、第１定常モードから第３定常モードへのモード遷移を応答良くスムーズに行いながら、第２定常モードと第３定常モードとの間の頻繁なモード遷移を回避することで、駆動力ショックの発生頻度を抑制することができる。
【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。第１実施例装置の駆動系は、図１に示すように、動力源として、エンジン１と同軸多層モータ２（２つのモータ）を有し、変速機として、差動歯車変速機３を有し、出力機構として、出力ギヤ４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。
【００１２】
前記エンジン１は、エンジン出力軸１０とエンジンクラッチＥＣを介して、前記差動歯車変速機３の第２リングギヤＲ２に連結されている。このエンジンクラッチＥＣは、油圧多板クラッチにより構成されている。
【００１３】
前記同軸多層モータ２は、図１に示すように、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。
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。
【００１４】
前記差動歯車変速機３は、ギヤ室１４内に配置されたラビニョウ型遊星歯車列と、ローブレーキＬＢと、ハイブレーキＨＢ（係合要素）と、を有して構成されている。
前記ラビニョウ型遊星歯車列は、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。
前記ローブレーキＬＢは、油圧多板クラッチにより構成され、締結により前記第１リングギヤＲ１をモータ＆ギヤケース９に固定する。
前記ハイブレーキＨＢは、油圧多板クラッチにより構成され、締結により第１サンギヤＳ１をモータ＆ギヤケース９に固定する。
【００１５】
前記差動歯車変速機３の４つの回転要素と動力源および出力部材との連結関係は、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、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、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、前記共通キャリヤＣに出力ギヤ４を連結している。
これにより、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（Ｓ１）、エンジンＥＮＧ（Ｒ２）、出力ギヤ４Ｏｕｔ（Ｃ）、第２モータジェネレータＭＧ２（Ｓ２）の回転速度順にてあらわされ、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。
【００１６】
よって、出力軸回転数Ｎｏが既知であるとすると、エンジン１と２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のあわせて３つの回転数Ｎｏ，Ｎ１，Ｎ２のうち１つを決定することによりすべての回転数関係（速度関係）が決まり、すなわち変速比も決まることになる。この意味で、エンジン１と２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のうち１つを速度制御をすることは変速比を制御することと等価である。一方、速度線図上での４つのトルクＴ１，Ｔｅ，Ｔｏ，Ｔ２の関係については、２つのトルクを決めることにより、速度関係によらず残る２つのトルクの値が決まることが知られている。例えば、図１に示す差動歯車変速機３では、図３に示すように、
Ｔ１＋Ｔｅ＋Ｔ２＝Ｔｏ
（α＋１）Ｔ１＋Ｔｅ＝βＴ２
２つのトルクバランス式が常に成立する。
【００１７】
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、横軸にリングギヤ、キャリヤ、サンギヤ等の各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギヤとリングギヤの歯数比になるように配置したものである。
【００１８】
そして、前記ハイブレーキＨＢは、図２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、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。前記ローブレーキＬＢは、図２の共線図上において、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】
第１実施例装置の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ２１と、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（車速検出手段）と、モード選択スイッチ２９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の回転数及びトルクと、第２モータジェネレータＭＧ２の回転数及びトルクと、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】
前記油圧コントロールユニット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の締結油圧制御及び解放油圧制御を行う。
【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、モータコントローラ２３、油圧コントロールユニット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】
［ハイブリッドコントローラ２６について］
図４は第１実施例装置のハイブリッドコントローラ２６を示す制御ブロック図であり、目標駆動力生成部２６ａ（目標駆動力算出手段）、バッテリ状態判定部２６ｂ、最適燃費モード選択手段２６ｃ（モード選択手段）、各モード目標値生成部２６ｄ、モード遷移条件部２６ｅ（モード遷移条件手段）、レバー目標値生成部２６ｆ、レバー制御部２６ｇ、オブザーバ２６ｈ、最終指令値決定部２６ｉ、油圧制御部２６ｊ、を有している。
【００２８】
前記目標駆動力生成部２６ａは、車速信号・アクセル開度・レンジ信号から、目標駆動力を生成し、最適燃費モード選択手段２６ｃと各モード目標値生成部２６ｄへ出力する。
【００２９】
前記バッテリ状態判定部２６ｂは、バッテリ２５の著しい劣化を招くことなく、エネルギ授受を行うため、ＳＯＣ（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）関連の付帯演算と瞬時パワーの各種制限とを演算し、現在の充電状態（ＳＯＣ）とバッテリ２５の入出力電力可能範囲を、最適燃費モード選択手段２６ｃと各モード目標値生成部２６ｄへ出力する。
【００３０】
前記最適燃費モード選択手段２６ｃは、バッテリ充電状態・目標駆動力・車速に応じ、各モード毎に走行可能な領域として、互いにオーバーラップする領域を含みながら設定した定常モード領域マップを用いる（モード領域マップ設定手段）。この定常モード領域マップ上での運転点（バッテリ充電状態・目標駆動力・車速）が属するモードがただ１つの場合はその定常モードを選択し、また、定常モード領域マップ上での運転点が属するモードが複数の場合は現在選択されている定常モードを優先して選択し、選択した定常モードを「推奨モード」として各モード目標値生成部２６ｄとモード遷移条件部２６ｅへ出力する。
【００３１】
前記各モード目標値生成部２６ｄは、最適燃費モード選択手段２６ｃから「推奨モード」を受け取り、各「推奨モード」毎に目標値を生成し、生成した目標値をレバー目標値生成部２６ｆへ出力する。速度動作点としては、４要素のうち、任意の二つで足りる。トルク指令については、三つのトルクアクチュエータ（エンジン１，モータージェネレータＭＧ１，ＭＧ２）それぞれのトルク指令を出力する。
【００３２】
前記モード遷移条件部２６ｅは、最適燃費モード選択手段２６ｃから「推奨モード」、センサからの速度状態、オブザーバ２６ｈからのエンジントルク推定値などを受け取る。また、車両の各システムからの準備完了信号を受け取り、全体および各モード遷移の許可・禁止を決定する。モード遷移が許可されたときには、遷移シーケンスに応じて順次制御を切り替えてゆく（遷移ステップ）。また、必要なシーケンス遷移ステップにおいて、エンジン始動・停止の判定やブレーキの締結・解放の制御を行う。
【００３３】
前記レバー目標値生成部２６ｆは、モード遷移条件部２６ｅからのシーケンス遷移ステップに応じて、各モード目標値生成部２６ｄから出力される始点モードの速度指令・トルク指令と、終点モードの速度指令・トルク指令とから、滑らかなレバー目標値である瞬時速度指令値・トルク指令値を生成し、レバー制御部２８ｇへ出力する。
【００３４】
前記レバー制御部２６ｇは、無段変速比モードと固定変速比モードでの変速比制御部と駆動力制御部を有し、レバー目標値生成部２６ｆからの瞬時速度指令値（車速に対するエンジン１とモータージェネレータＭＧ１，ＭＧ２のどの速度でもよい）とトルク指令値をフィードバック制御により達成し、最終指令値決定部２６ｉに出力する。
【００３５】
前記オブザーバ２６ｈは、エンジントルク推定値や走行抵抗トルク推定値などを生成し、モード遷移条件部２６ｅやレバー制御部２６ｇへ出力する。
【００３６】
前記最終指令値決定部２６ｉは、モード遷移条件部２６ｅからのシーケンス遷移ステップ、レバー制御部２６ｇからの速度指令値およびトルク指令値を取り込み、バッテリ状態を勘案しながらモータトルク指令値をモータコントローラ２３に出力し、エンジントルク指令値をエンジンコントローラ２１に出力する。
【００３７】
前記油圧制御部２６ｊは、モード遷移条件部２６ｅからのシーケンス遷移ステップを受け取り、それに基づき、エンジンクラッチＥＣ、ローブレーキＬＢ、ハイブレーキＨＢを締結・解放する指令を油圧コントロールユニット３３へ出力する。
【００３８】
［定常モードについて］
第１実施例装置の場合、このハイブリッドシステムによる定常モードとして、両ブレーキＬＢ，ＨＢを解放して無段変速比を得る『無段変速比モード』と、両ブレーキＬＢ，ＨＢのうち、一方のブレーキを締結して固定変速比を得る『固定変速比モード』と、を有する。
【００３９】
前記『無段変速比モード』としては、エンジン１と両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を動力源として使用する「Ｅ−ｉＶＴモード」と、両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のみを動力源として使用する「ＥＶモード（第３定常モード）」と、を有する。
【００４０】
前記『固定変速比モード』としては、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「ＨＥＶ−ＨＢモード（第１定常モード）」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（第２定常モード）」と、ローブレーキＬＢを締結したままでエンジン１と一方のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で走行する「ＨＥＶ−ＬＢ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、を有する。
【００４１】
そして、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」を自動的に選択し、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への操作によりモードを選択し、現時点のモードから選択モードへのモード遷移を行うとき、モード受け渡しのためにモード遷移シーケンス制御を行う。
【００４２】
このモード遷移シーケンス制御では、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エンジン始動やエンジン停止やエンジンクラッチＥＣの締結・解放制御を必要とするだけではなく、『無段変速比モード』と『固定変速比モード』との間においてモード遷移を行う場合には、ローブレーキＬＢやハイブレーキＨＢの締結制御や解放制御を行わなければならない。
【００４３】
前記「Ｅ−ｉＶＴモード」は、エンジン１とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を用いて走行する変速比が可変のモードであり、この「Ｅ−ｉＶＴモード」においては、バッテリ状態判定部２６ｂからのＳＯＣと充放電可能電力範囲とからバッテリ出力電力を決定する。バッテリ出力電力を決めると、車力と駆動力とからエンジン出力が決定されるので、エンジン動作平面（横軸エンジン回転速度・縦軸エンジントルク）上で、等エンジン出力線をトレースし、｛（車速）×（駆動力）＋（バッテリ充電電力）−（モータ損失合計）｝／（エンジン使用燃料流量）が最大となる点を選べば、システム効率最大のエンジン運転点（Ｎｅ，Ｔｅ）を選ぶことができる。
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（図２参照）。
【００４４】
前記「ＨＥＶ−ＨＢモード（第１定常モード）」は、ハイブレーキＨＢを締結した状態で、エンジン１と第２モータージェネレータＭＧ２により走行するモードであり、この「ＨＥＶ−ＨＢモード」においては、変速比はハイ側で一定であることで、車速が決まればエンジン１と第２モータジェネレータＭＧ２の速度の組み合わせ（Ｎｅ，Ｎ２）が決まる。そして、駆動力目標Ｔｏ（出力トルク）を、反力トルクＴ１とエンジントルクＴｅと第２モータジェネレータＭＧ２のトルクＴ２の和により与える（図６参照）。
【００４５】
前記「ＥＶ−ＨＢモード（第２定常モード）」は、ハイブレーキＨＢを締結した状態で、第２モータージェネレータＭＧ２により走行するモードであり、この「ＥＶ−ＨＢモード」においては、変速比はハイ側で一定であることで、車速が決まれば第２モータジェネレータＭＧ２の速度Ｎ２が決まる。そして、駆動力目標Ｔｏ（出力トルク）を、反力トルクＴ１と第２モータジェネレータＭＧ２のトルクＴ２の和により与える（図７参照）。
【００４６】
前記「ＥＶモード（第３定常モード）」は、２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を用いて走行する変速比が可変のモードであり、この「ＥＶモード」においては、
Ｎ２＝｛１／１＋α｝｛−βＮ１＋（１＋α＋β）Ｎｏ｝ …（６）
Ｔ１＝｛β／（１＋α＋β）｝ＴｏＴ２＝｛（１＋α）／（１＋α＋β）｝Ｔｏ …（７）
の両式が成り立つように制御され、式（７）のとおり、各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴ１，Ｔ２は、駆動力目標Ｔｏに応じて一意に決まっている。このとき、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の速度の組み合わせ（＝変速比。車速が与えられているときに一方を決めると他方も決まる）に応じて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびそれらの制御装置において発生するパワー損失も一意に決まるので、これが最小となるように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の速度の組み合わせ（Ｎ１，Ｎ２）を決めれば、モータ動作点（Ｎ１，Ｔ１，Ｎ２，Ｔ２）が決定される（図８参照）。
【００４７】
次に、作用を説明する。
【００４８】
［モード遷移処理］
図５は第１実施例装置のハイブリッドコントローラ２６の最適燃費モード選択手段２６ｃおよびモード遷移条件部２６ｅにて一定周期にて繰り返し実行されるモード遷移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、このフローチャートは、図９に示す定常モード領域マップ上において、「ＨＥＶ−ＨＢモード」と「ＥＶモード」と「ＥＶ−ＨＢモード」とが遷移されるＥＶ走行域でのモード遷移処理である。
【００４９】
ステップＳ１では、前回の運転点が定常モード領域マップ上において、「ＨＥＶ−ＨＢモード」の最大駆動力線ａの領域内（＝ＨＥＶ−ＨＢモード域）に存在するか否かが判断され、ＹＥＳの場合はステップＳ２へ移行し、ＮＯの場合はステップＳ９へ移行する。
【００５０】
ステップＳ２では、ステップＳ１での前回の運転点が定常モード領域マップ上においてＨＥＶ−ＨＢモード域に存在するとの判断に基づいて、今回の運転点が定常モード領域マップ上において、「ＥＶ−ＨＢモード」の最大駆動力線ｃの領域内（＝ＥＶ−ＨＢモード域）、または、「ＥＶモード」の最大駆動力線ｂの領域内（＝ＥＶモード域）に存在するか否かが判断され、ＹＥＳの場合はステップＳ４へ移行し、ＮＯの場合はステップＳ３へ移行する。
【００５１】
ステップＳ３では、ステップＳ２での「ＥＶ−ＨＢモード」および「ＥＶモード」の最大駆動力線ｂ，ｃの領域内に存在しないとの判断に基づいて、ハイブレーキＨＢを締結し、エンジン１と第２モータジェネレータＭＧ２を動力源とする「ＨＥＶ−ＨＢモード」による走行とし、リターンへ移行する。
【００５２】
ステップＳ４では、ステップＳ２での「ＥＶ−ＨＢモード」または「ＥＶモード」の最大駆動力線ｂ，ｃの領域内に存在するとの判断に基づいて、エンジンクラッチＥＣを解放し、ステップＳ５へ移行する。
【００５３】
ステップＳ５では、ステップＳ４でのエンジンクラッチＥＣの解放に引き続いてエンジン１を停止させ、ステップＳ６へ移行する。
【００５４】
ステップＳ６では、ステップＳ４とステップＳ５でのエンジンクラッチＥＣの解放とエンジン１の停止により、ハイブレーキＨＢを締結し、エンジン１と第２モータジェネレータＭＧ２を動力源とする「ＨＥＶ−ＨＢモード」による走行から、ハイブレーキＨＢを締結し、第２モータジェネレータＭＧ２のみを動力源とする「ＥＶ−ＨＢモード」による走行にモード遷移し、ステップＳ７へ移行する。
【００５５】
ステップＳ７では、第１モータジェネレータＭＧ１を作動開始すると同時に、ステップＳ６での「ＥＶ−ＨＢモード」で締結されているハイブレーキＨＢを解放し、ステップＳ８へ移行する。
【００５６】
ステップＳ８では、ステップＳ７でのハイブレーキＨＢの解放と第１モータジェネレータＭＧ１の作動により、ハイブレーキＨＢを締結し、第２モータジェネレータＭＧ２のみを動力源とする「ＥＶ−ＨＢモード」による走行から、ハイブレーキＨＢを解放し、両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を動力源とする「ＥＶモード」による走行にモード遷移し、リターンへ移行する。
【００５７】
ステップＳ９では、ステップＳ１での前回の運転点が定常モード領域マップ上においてＨＥＶ−ＨＢモード域に存在しないとの判断に基づいて、今回の運転点が定常モード領域マップ上において、ＥＶ−ＨＢモード域またはＥＶモード域に存在するか否かが判断され、ＹＥＳの場合はステップＳ８へ移行し、ＮＯの場合はステップＳ１０へ移行する。
【００５８】
ステップＳ１０では、ステップＳ９での「ＥＶモード」による走行が維持されている状態で、今回の運転点が定常モード領域マップ上においてＨＥＶ−ＨＢモード域に存在するとの判断に基づいて、エンジンクラッチ点速度をゼロに近づけるように変速比制御した後、エンジンクラッチＥＣが締結され、ステップＳ１１へ移行する。
【００５９】
ステップＳ１１では、ステップＳ１０でのエンジンクラッチＥＣの締結に基づいて、エンジンクラッチＥＣの締結が完了した状態でエンジン始動速度まで変速することでエンジン１を始動し、ステップＳ１２へ移行する。
【００６０】
ステップＳ１２では、ステップＳ１０とステップＳ１１でのエンジンクラッチＥＣの締結とエンジン１の始動により、両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のみを動力源とする「ＥＶモード」による走行から、エンジン１と両モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を動力源とする「Ｅ−ｉＶＴモード」による走行にモード遷移し、ステップＳ１３へ移行する。
【００６１】
ステップＳ１３では、ハイブレーキ点速度をゼロに近づけるように変速比制御した後、ハイブレーキＨＢを締結すると同時に、第１モータジェネレータＭＧ１を停止し、「ＨＥＶ−ＨＢモード」にモード遷移して、ステップＳ３へ移行する。
【００６２】
［モード遷移作用］
運転点が定常モード領域マップ上において、ＨＥＶ−ＨＢモード域内に存在する走行時には、図５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へと進む流れが繰り返されることになり、ハイブレーキＨＢを締結し、エンジン１と第２モータジェネレータＭＧ２を動力源とする「ＨＥＶ−ＨＢモード」による走行が維持される。
【００６３】
その後、今回の運転点が定常モード領域マップ上において、前回のＨＥＶ−ＨＢモード域内に存在する状態からＥＶ−ＨＢモード域またはＥＶモード域内に入ると、図５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Ｓ４→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７→ステップＳ８へと進み、「ＨＥＶ−ＨＢモード」→「ＥＶ−ＨＢモード」→「ＥＶモード」の順にモード遷移され、「ＥＶモード」による走行、つまり、無段変速比による電気自動車走行に変更される。
【００６４】
そして、無段変速比による電気自動車走行による走行時であって、運転点が定常モード領域マップ上においてＥＶ−ＨＢモード域またはＥＶモード域内にある限り、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ９→ステップＳ８へと進み、無段変速比による電気自動車走行がそのまま維持される。
【００６５】
その後、今回の運転点が定常モード領域マップ上においてＨＥＶ−ＨＢモード域に入ると、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ９→ステップＳ１０→ステップＳ１１→ステップＳ１２→ステップＳ１３→ステップＳ３へと進み、「ＥＶモード」→「Ｅ−ｉＶＴモード」→「ＨＥＶ−ＨＢモード」の順にモード遷移され、「ＨＥＶ−ＨＢモード」による走行、つまり、ハイブレーキＨＢを締結した固定変速比で、エンジン１と第２モータジェネレータＭＧ２を動力源とするハイブリッド走行に変更される。
【００６６】
［モード遷移時の課題］
差動装置を用いた駆動装置としては、例えば、遊星歯車機構を構成するサンギヤ、プラネットキャリヤ、リングギヤの３要素に、発電機、エンジン、駆動系のモータをそれぞれ連結した構成のハイブリッド車用駆動装置が知られている（特開昭２０００−１４２１４６号公報参照）。
【００６７】
この駆動装置によれば、歯車の差動機能を利用してエンジン出力の一部を発電機の駆動に配分し、その発生電力をモータに供給することで、無段変速および出力トルクの増減を行うことができる。しかしながら、このような従来の駆動装置では、機構上の制約から遊星歯車を通過する機械的エネルギを大きくしにくいため発電機およびモータとそれらの駆動装置をそれだけ大型のものにする必要がある。特に、差動装置を通過する動力に対して発電機およびモータを通過する動力の割合が低速側では１に近づいてそれ以上には大きくできないため、発進時の駆動力を十分に確保するためには発電機およびモータ側にエンジンと同程度の高出力のものが必要になり、それだけ駆動装置としての寸法や重量が大きくなり、効率も低いものとなる。
【００６８】
これに対し、例えば、特開２００３−３４１５３号公報、特開２００３−３４１５４号公報、あるいは、特開２００３−３４１５５号公報では、モータ／ジェネレータの容量を大きくすることなく発進性を向上させている。すなわち、４個以上の要素を有する２自由度の例えば遊星歯車機構により構成する差動装置において、駆動系統への出力を割り当てた要素以外の要素にブレーキを設けて該要素を制動することにより、動力源と駆動系統との間に大きな減速比を設定することを可能としている。これにより、より大きな駆動力発生が可能になると同時に、ブレーキが締結されていなくとも発生できる駆動力の範囲内であっても、ブレーキを締結したほうが電気的・機械的なエネルギーロスが小さくできる領域が存在するようになった。
【００６９】
このような差動装置においては、何れか２個の要素の速度を決定すれば他の要素の速度が決まる。この駆動装置は，前述のブレーキが締結されていない場合には「自由度２のシステム」として作用する。これは通常のサンギヤ・キャリヤ・リングギヤの三要素の遊星歯車二組を、二要素を共通に、例えば、第一の遊星のキャリヤと第二の遊星のキャリヤを共通とし、さらに、第一の遊星のピニオンギヤと第二の遊星のピニオンギヤとを噛み合わせるなどで実現している。これを速度線図と呼ばれる速度の関係を表す図表で表すと図２のようになる。
【００７０】
このとき、出力軸の速度は既知であるとすると、エンジン・２つのモータのあわせて３つの速度のうち１つを決定することによりすべての速度関係が決まり、すなわち変速比も決まることになる。この意味で、エンジン・２つのモータのうち１つを速度制御をすることは変速比を制御することと等価である。一方、速度線図上での４つのトルクの関係については、２つのトルクを決めることにより、速度関係によらず残る２つのトルクの値が決まることが知られている。例えば、図１の差動歯車機構では、図３に示すトルクバランスが常に成立する。
【００７１】
一方、入力要素を挟んで出力と反対側に位置するブレーキを締結して作動要素を固定することにより、入力回転数よりも速い速度で出力を回転させることが可能なので、電動機の容量を大きくすること無しに、ハイギヤでの走行が可能となる。このように駆動系統への出力を割り当てた要素以外の要素にブレーキを設けた場合のユニット構成例を図１に示す。「ＨＥＶ−ＨＢモード」においては図６に示す速度線図になり、「ＥＶ−ＨＢモード」においては図７に示す速度線図になり、「ＥＶモード」においては図８に示す速度線図になる。
【００７２】
しかしながら、特開２００３−３４１５３号公報のような４個以上の要素を有する２自由度の例えば遊星歯車機構により構成する差動装置に、駆動系統への出力を割り当てた要素以外の要素にブレーキを設けた駆動装置を適用したハイブリッド車両においては、ある速度で走行している状態において、図８に示す「ＥＶモード」から図７に示す「ＥＶ−ＨＢモード」に遷移する場合、ハイブレーキ締結時の各要素に働く慣性力に対する反力バランスで締結するハイブレーキの速度がゼロでない状態でハイブレーキを締結すると、各要素の回転速度が強制的に変更された結果としてハイブレーキの速度がゼロになるわけであるから、この各要素の速度の変化、すなわち加速度により慣性トルクが発生し、これらに応じて駆動力ショックが発生するという問題点があった。
【００７３】
一方、図９に示すＥＶ走行域において、「ＥＶモード」および「ＥＶ−ＨＢモード」の最大駆動力は隣接しており、さらに、最良燃費領域は混在しているため、最良燃費要求よりモード選択を行うと、頻繁に運転モードの変更を行う必要が生じる問題点があった。
【００７４】
［第１実施例装置でのモード遷移作用］
第１実施例装置でのモード遷移作用を説明する。図９は「ＨＥＶ−ＨＢモード」、「ＥＶ−ＨＢモード」、「ＥＶモード」の最大駆動力線と最良燃費域マップの関係を示す定常モード領域マップ図である。図９中のａが「ＨＥＶ−ＨＢモード」の最大駆動力線、ｂが「ＥＶモード」の最大駆動力線、ｃが「ＥＶ−ＨＢモード」の最大駆動力線、ｄが「Ｅ−ｉＶＴモード」の最大駆動力線、ａ１が「ＥＶ−ＬＢモード」の最良燃費領域、ｂ１を「ＥＶモード」の最良燃費領域、ｃ１を「ＥＶ−ＨＢモード」の最良燃費領域、ｄ１を「Ｅ−ｉＶＴモード」の領域である。ｂ１およびｃ１の差異は電気系損失による。図９では、定常的な運転点として、「ＥＶモード」および「ＥＶ−ＨＢモード」の最良燃費点は混在しており、「ＥＶモード」の燃費が「ＥＶ−ＨＢモード」の燃費よりいい点、またはその逆の点が存在する。
【００７５】
まず、ＥＶ走行域で「ＨＥＶ−ＨＢモード」から「ＥＶモード」にモード遷移する場合、エンジン１の停止、エンジンクラッチＥＣの解放等と同時にハイブレーキＨＢを解放することは困難なため、必ず「ＨＥＶ−ＨＢモード」→「ＥＶ−ＨＢモード」→「ＥＶモード」の順位に遷移する必要があり、「ＥＶ−ＨＢモード」は、本駆動装置において必要不可欠なモードである。
【００７６】
一方、駆動力の観点からは、「ＥＶモード」および「ＥＶ−ＨＢモード」の発進時等の極低車速域を除き、最大駆動力には有意な差はない。したがって、「ＥＶモード」と「ＥＶ−ＨＢモード」との間でのモード選択が煩雑で、モード遷移が頻繁に起き、そのたびに駆動力ショックが発生し運転性が悪化してしまう。
【００７７】
しかしながら、低負荷走行であるＥＶ走行域での「ＥＶモード」と「ＥＶ−ＨＢモード」との効率差は小さいため、「ＥＶモード」を優先で走行しても燃費的に有意には悪化しない。
【００７８】
よって、「ＥＶモード」での走行中に最良燃費から「ＥＶ−ＨＢモード」が選択されても、「ＥＶ−ＨＢモード」への遷移を禁止し、「ＥＶモード」で走行することで、モード遷移を簡略化することができ、燃費的に有意には悪化せず、駆動力ショックのない走行が可能となる。
【００７９】
一方、ＥＶ走行域でのハイブレーキＨＢを解放して走行する「ＥＶモード」と、ハイブレーキＨＢを締結して走行する「ＨＥＶ−ＨＢモード」では、燃費的に有意な差がある。
【００８０】
よって、「ＥＶモード」での走行時に「ＨＥＶ−ＨＢモード」が選択されると、必ず「ＥＶモード」から「ＨＥＶ−ＨＢモード」にモード遷移させるため、燃費的な有意性を保つことができる。
【００８１】
次に、効果を説明する。
第１実施例のハイブリッド車の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。
【００８２】
（１）エンジン１と２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２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、締結することで固定変速比を得る係合要素と、を有する差動歯車変速機３と、複数設定された定常モードのうち、いずれかの定常モードを選択するモード選択手段と、前記モード選択手段により現在選択されている定常モードとは異なる定常モードが選択されるとシーケンス制御により新たな定常モードへのモード遷移を行うモード遷移条件手段と、を備えたハイブリッド車のモード遷移制御装置において、車速を検出する車速センサ２８と、目標駆動力を生成する目標駆動力生成部２６ａと、車速と目標駆動力によるマップ上に、各定常モードにより走行可能な領域を、互いにオーバーラップする領域を含みながら設定したモード領域マップ設定手段と、を設け、前記モード選択手段は、前記係合要素を締結した状態でエンジンと少なくとも１つのモータにより走行する第１定常モードと、前記係合要素を締結した状態で少なくとも１つのモータにより走行する第２定常モードと、前記係合要素を解放した状態で２つのモータにより走行する第３定常モードと、を有し、車速検出値と目標駆動力算出値により決まる車両の運転点が、定常モード領域マップ上でどの定常モード領域に属するかにより定常モードを選択する手段であり、前記モード遷移条件手段は、第１定常モードから第２定常モードへ選択変更された場合、または、第１定常モードから第３定常モードへ選択変更された場合、いずれの場合も第１定常モード→第２定常モード→第３定常モードの順にモード遷移させ、第３定常モードから第２定常モードへのモード遷移を禁止するため、第１定常モードから第３定常モードへのモード遷移を応答良くスムーズに行いながら、第２定常モードと第３定常モードとの間の頻繁なモード遷移を回避することで、駆動力ショックの発生頻度を抑制することができる。
【００８３】
（２）前記モード選択手段は、車速検出値と目標駆動力算出値により決まる車両の運転点が、定常モード領域マップ上で第２定常モードと第３定常モードとが選択可能な領域では、常に第３定常モードを選択するため、第３定常モードから第２定常モードへ、あるいは、第２定常モードから第３定常モードへ頻繁に遷移する状態を回避することにより、モード選択手段を簡略化することができ、該モード遷移時の駆動力ショックを低減することができる。
【００８４】
（３）前記差動歯車変速機３は、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る２自由度の遊星歯車列と、締結により共線図上で第１モータジェネレータＭＧ１の位置に配置され、締結により変速比をハイ変速比に固定するハイブレーキＨＢと、を有し、前記モード選択手段は、前記ハイブレーキＨＢを締結した状態でエンジン１と第２モータジェネレータＭＧ２により走行する第１定常モードと、前記ハイブレーキＨＢを締結した状態で第２モータジェネレータＭＧ２により走行する第２定常モードと、前記ハイブレーキＨＢを解放した状態で第１モータジェネレータＭＧ１と第２モータジェネレータＭＧ２により走行する第３定常モードと、を有するため、燃費等から求まる最適なモードに従って、例えば「ＥＶモード」から「ＥＶ−ＨＢモード」へ、あるいは「ＥＶ−ＨＢモード」から「ＥＶモード」へ頻繁に遷移する状態を回避することにより、運転モード選択手段を簡略化することができ、該モード遷移時の駆動力ショックを低減することができる。さらに、ＥＶ走行域へのモード遷移を容易にすることができる。
【００８５】
以上、本発明のハイブリッド車のモード遷移制御装置を第１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、この第１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。
【００８６】
例えば、第１実施例では、遊星歯車列としてラビニョウ型遊星歯車列による例を示したが、無段変速機能を有する状態から係合要素（クラッチやブレーキ）の締結により固定変速比モードに移行できる他の遊星歯車列も適用できる。
【００８７】
第１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。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例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】第１実施例装置における差動歯車変速機の共線図である。
【図３】第１実施例装置における差動歯車変速機の共線図上でのトルクバランス図である。
【図４】第１実施例装置のハイブリッド制御系を示すブロック図である。
【図５】第１実施例装置のハイブリッドコントローラの最適燃費モード選択部およびモード遷移条件部にて一定周期にて繰り返し実行されるモード遷移処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】第１実施例装置における「ＨＥＶ−ＨＢモード」での共線図である。
【図７】第１実施例装置における「ＥＶ−ＨＢモード」での共線図である。
【図８】第１実施例装置における「ＥＶモード」での共線図である。
【図９】第１実施例装置における「ＨＥＶ−ＨＢモード」、「ＥＶ−ＨＢモード」、「ＥＶモード」の最大駆動力線と最良燃費域マップの関係を示す定常モード領域マップ図である。
【符号の説明】
１エンジン
２同軸多層モータ
ＭＧ１第１モータジェネレータ
ＭＧ２第２モータジェネレータ
３差動歯車変速機
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（係合要素）
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
２６ａ目標駆動力生成部（目標駆動力算出手段）
２６ｂバッテリ状態判定部
２６ｃ最適燃費モード選択手段（モード選択手段）
２６ｄ各モード目標値生成部
２６ｅモード遷移条件部（モード遷移条件手段）
２６ｆレバー目標値生成部
２６ｇレバー制御部
２６ｈオブザーバ
２６ｉ最終指令値決定部
２６ｊ油圧制御部
２７アクセル開度センサ
２８車速センサ（車速検出手段）
２９モード選択スイッチ
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油圧コントロールユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a mode transition control device for a hybrid vehicle that performs mode transition to a new steady mode by sequence control when a steady mode different from the currently selected steady mode is selected by the mode selection means. .
[0002]
[Prior art]
In a hybrid vehicle in which a power train system in which a brake is provided in an element other than an element to which an output to a drive system is assigned to a differential device configured by, for example, a planetary gear mechanism having two or more degrees of freedom having four or more elements. For example, when starting or running, a hybrid vehicle that runs with the engine and one second motor generator in a fixed gear ratio with a high brake engaged, and a high brake mode (= HEV-HB mode) are engaged. Between an electric vehicle that travels with one motor at a fixed gear ratio and a high brake mode (= EV-HB mode) and an electric vehicle mode (= EV mode) that obtains a continuously variable gear ratio with only two motors. Mode transition is performed (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP2003-34153A.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a conventional hybrid vehicle mode transition control device, when transitioning from the HEV-HB mode to the EV mode, it is necessary to release the high brake simultaneously with engine stop, engine clutch release, etc., and these operations are performed by sequence control. When trying to do so, there is a problem that it is difficult to perform a smooth mode transition with a good response unless control is performed with the mode transition responsiveness ignored.
[0005]
In addition, when transitioning from EV mode to EV-HB mode, if the high brake is engaged with the non-zero speed of the high brake engaged with the reaction force balance against the inertial force acting on each element when the brake is engaged, each element rotates. Since the high brake speed becomes zero as a result of the forced change of speed, inertia torque is generated by the speed change of each element, that is, acceleration, and a driving force shock is generated accordingly. There was a problem.
[0006]
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problem. The mode transition from the first steady mode to the third steady mode is smoothly performed with good response, and the frequent change between the second steady mode and the third steady mode is performed. An object of the present invention is to provide a mode transition control device for a hybrid vehicle that can suppress the frequency of occurrence of a driving force shock by avoiding a mode transition.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention,
In a mode transition control device for a hybrid vehicle that performs mode transition between a plurality of steady modes,
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed;
Target driving force calculating means for calculating the target driving force;
On the map based on the vehicle speed and the target driving force, there is provided a mode area map setting means that sets an area that can be traveled in each steady mode, including areas that overlap each other,
The mode selection means includes a first steady mode in which the engagement element is fastened and travels by an engine and at least one motor, and a second steady mode in which the engagement element is fastened and travels by at least one motor. And a third steady mode that travels by two motors with the engagement element released, and the vehicle operating point determined by the vehicle speed detection value and the target driving force calculation value is indicated on the steady mode region map. A means for selecting a steady mode according to which steady mode region it belongs to,
When the mode transition condition means is selected and changed from the first steady mode to the second steady mode, or when the selection is changed from the first steady mode to the third steady mode, the first steady mode → The mode transition is performed in the order of the second steady mode → the third steady mode, and the mode transition from the third steady mode to the second steady mode is prohibited.
[0008]
【The invention's effect】
Therefore, in the mode transition control device for a hybrid vehicle of the present invention, when the mode transition condition means is selected and changed from the first steady mode to the second steady mode, or from the first steady mode to the third steady mode. In any case, by changing the mode in the order of the first steady mode → the second steady mode → the third steady mode and prohibiting the mode transition from the third steady mode to the second steady mode, Frequency of occurrence of driving force shock by avoiding frequent mode transition between the second steady mode and the third steady mode while smoothly performing mode transition from the first steady mode to the third steady mode with good response. Can be suppressed.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment for realizing a mode transition control device for a hybrid vehicle of the present invention will be described based on a first example shown in the drawings.
[0010]
(First embodiment)
First, the configuration will be described.
[0011]
[Hybrid system configuration]
FIG. 1 is an overall view showing a hybrid system to which a hybrid vehicle mode transition control apparatus according to a first embodiment is applied. As shown in FIG. 1, the drive system of the first embodiment apparatus has an engine 1 and a coaxial multilayer motor 2 (two motors) as a power source, and a differential gear transmission 3 as a transmission. The output mechanism includes an output gear 4, a counter gear 5, a drive gear 6, a differential 7, and drive shafts 8 and 8.
[0012]
The engine 1 is connected to a second ring gear R2 of the differential gear transmission 3 via an engine output shaft 10 and an engine clutch EC. The engine clutch EC is constituted by a hydraulic multi-plate clutch.
[0013]
As shown in FIG. 1, the coaxial multilayer motor 2 is disposed in a motor chamber 13, fixed to a motor & gear case 9, and a stator S as a fixed armature wound with a coil, and disposed outside the stator S. The outer rotor OR in which permanent magnets (not shown) are embedded, and the inner rotor IR, which is arranged inside the stator S and embedded with permanent magnets (not shown), are arranged coaxially.
A first motor generator output shaft 11 is connected to the inner rotor IR constituting the coaxial multilayer motor 2, and a second motor generator output shaft 12 is connected to the outer rotor OR constituting the coaxial multilayer motor 2. Hereinafter, “stator S + inner rotor IR” is referred to as first motor generator MG1, and “stator S + outer rotor OR” is referred to as second motor generator MG2.
[0014]
The differential gear transmission 3 includes a Ravigneaux type planetary gear train disposed in the gear chamber 14, a low brake LB, and a high brake HB (engaging element).
The Ravigneaux type planetary gear train includes a common carrier C that supports a first pinion P1 and a second pinion P2 that mesh with each other, a first sun gear S1 that meshes with the first pinion P1, and a second sun gear S2 that meshes with the second pinion P2. The first ring gear R1 meshing with the first pinion P1 and the second ring gear R2 meshing with the second pinion P2 are provided.
The low brake LB is constituted by a hydraulic multi-plate clutch, and fixes the first ring gear R1 to the motor & gear case 9 by fastening.
The high brake HB is constituted by a hydraulic multi-plate clutch, and fixes the first sun gear S1 to the motor & gear case 9 by fastening.
[0015]
The four rotary elements of the differential gear transmission 3 are connected to the power source and the output member by connecting the second ring gear R2 and the engine output shaft 10 via an engine clutch EC, and the first sun gear S1. And the first motor generator output shaft 11, the second sun gear S 2 and the second motor generator output shaft 12 are connected, and the output gear 4 is connected to the common carrier C.
As a result, the rotation speeds of the first motor generator MG1 (S1), the engine ENG (R2), the output gear 4Out (C), and the second motor generator MG2 (S2) are represented on the alignment chart shown in FIG. In addition, a rigid lever model that can simply express the dynamic operation of the planetary gear train can be introduced.
[0016]
Therefore, assuming that the output shaft rotational speed No is known, all the rotational speed relationships are determined by determining one of the three rotational speeds No, N1 and N2 for the engine 1 and the two motor generators MG1 and MG2. (Speed relationship) is determined, that is, the gear ratio is also determined. In this sense, speed control of the engine 1 and one of the two motor generators MG1, MG2 is equivalent to controlling the speed ratio. On the other hand, regarding the relationship between the four torques T1, Te, To, and T2 on the speed diagram, it is known that the values of the remaining two torques are determined regardless of the speed relationship by determining the two torques. . For example, in the differential gear transmission 3 shown in FIG. 1, as shown in FIG.
T1 + Te + T2 = To
(Α + 1) T1 + Te = βT2
Two torque balance formulas always hold.
[0017]
Here, the “collinear diagram” is a velocity diagram used in a simple and easy-to-understand method of drawing instead of the method of obtaining by equation when considering the gear ratio of the differential gear, The rotational speed (rotational speed) of the rotating element is taken, each rotating element such as a ring gear, carrier, sun gear, etc. is taken on the horizontal axis, and the spacing between the rotating elements is arranged so as to be the gear ratio of the sun gear and the ring gear. .
[0018]
The high brake HB is arranged at a position that coincides with the rotational speed axis of the first motor generator MG1 on the collinear diagram of FIG. 2 and fixes the gear ratio to the high gear ratio on the overdrive side by fastening. The low brake LB is arranged at a position between the rotational speed shaft of the output gear 4 and the rotational speed shaft of the second motor generator MG2 on the alignment chart of FIG. Fix to low gear ratio.
[0019]
The output rotation and output torque from the output gear 4 are transmitted from the drive shafts 8 and 8 to drive wheels (not shown) through the counter gear 5 → the drive gear 6 → the differential 7.
[0020]
As shown in FIG. 1, the control system of the first embodiment apparatus includes an engine controller 21, a throttle valve actuator 22, a motor controller 23, an inverter 24, a battery 25, a hybrid controller 26, and an accelerator opening sensor. 27, a vehicle speed sensor 28 (vehicle speed detection means), a mode selection switch 29, an engine speed sensor 30, a first motor generator speed sensor 31, a second motor generator speed sensor 32, and a hydraulic control unit 33. And is configured.
[0021]
The engine controller 21 inputs the accelerator opening information from the accelerator opening sensor 27 and the engine speed information from the engine speed sensor 30, and controls the engine speed and the engine torque in accordance with a command from the hybrid controller 26. Is output to the throttle valve actuator 22.
[0022]
The motor controller 23 receives rotational speed information from both motor generator rotational speed sensors 31 and 32 by a resolver, the rotational speed and torque of the first motor generator MG1, and the rotational speed and torque of the second motor generator MG2. Is output to the inverter 24.
[0023]
The inverter 24 is connected to the coil of the stator S of the coaxial multilayer motor 3 and, according to a command from the motor controller 23, a composite current obtained by combining the drive current to the inner rotor IR and the drive current to the outer rotor OR. produce. A battery 25 is connected to the inverter 24.
[0024]
The hydraulic control unit 33 receives a command from the hybrid controller 26 and performs engagement hydraulic pressure control and release hydraulic pressure control of the engine clutch EC, the high brake HB, and the low brake LB.
[0025]
The hybrid controller 26 inputs vehicle speed information from the vehicle speed sensor 28, accelerator opening information and engine speed information from the engine controller 21, and performs predetermined calculation processing. Then, a control command is output to the engine controller 21, the motor controller 23, and the hydraulic control unit 33 according to the calculation processing result.
[0026]
The hybrid controller 26 and the engine controller 21 and the hybrid controller 26 and the motor controller 23 are connected to each other by bidirectional communication lines.
[0027]
[About hybrid controller 26]
FIG. 4 is a control block diagram showing the hybrid controller 26 of the first embodiment apparatus. The target driving force generating unit 26a (target driving force calculating unit), the battery state determining unit 26b, and the optimum fuel consumption mode selecting unit 26c (mode selecting unit). ), Each mode target value generation unit 26d, mode transition condition unit 26e (mode transition condition means), lever target value generation unit 26f, lever control unit 26g, observer 26h, final command value determination unit 26i, and hydraulic control unit 26j. Have.
[0028]
The target driving force generation unit 26a generates a target driving force from the vehicle speed signal, the accelerator opening, and the range signal, and outputs the target driving force to the optimum fuel consumption mode selection means 26c and each mode target value generation unit 26d.
[0029]
The battery state determination unit 26b calculates an incidental calculation related to SOC (State of Charge) and various limitations on instantaneous power in order to transfer energy without causing significant deterioration of the battery 25, and the current charging state ( SOC) and the input / output power possible range of the battery 25 are output to the optimum fuel consumption mode selection means 26c and each mode target value generation unit 26d.
[0030]
The optimum fuel economy mode selection means 26c uses a steady mode region map set including regions that overlap each other as the regions that can be driven for each mode according to the battery state of charge, target driving force, and vehicle speed (mode region). Map setting means). When there is only one mode to which the operating point (battery charge state / target driving force / vehicle speed) on the steady mode area map belongs, the steady mode is selected, and the operating point on the steady mode area map belongs. When there are a plurality of modes, the currently selected steady mode is preferentially selected, and the selected steady mode is output as a “recommended mode” to each mode target value generation unit 26d and the mode transition condition unit 26e.
[0031]
Each mode target value generation unit 26d receives the “recommended mode” from the optimum fuel consumption mode selection means 26c, generates a target value for each “recommended mode”, and outputs the generated target value to the lever target value generation unit 26f. To do. Any two of the four elements are sufficient as the speed operation point. As for torque commands, the torque commands of the three torque actuators (engine 1, motor generators MG1, MG2) are output.
[0032]
The mode transition condition unit 26e receives the “recommended mode”, the speed state from the sensor, the estimated engine torque value from the observer 26h, etc. from the optimum fuel consumption mode selection means 26c. In addition, a preparation completion signal from each system of the vehicle is received, and permission / prohibition of the whole and each mode transition is determined. When mode transition is permitted, control is sequentially switched according to the transition sequence (transition step). In addition, in a necessary sequence transition step, engine start / stop determination and brake engagement / release control are performed.
[0033]
The lever target value generation unit 26f responds to the sequence transition step from the mode transition condition unit 26e, the speed command / torque command of the start point mode and the speed command / torque command of the end point mode output from each mode target value generation unit 26d. From the torque command, an instantaneous speed command value / torque command value, which is a smooth lever target value, is generated and output to the lever control unit 28g.
[0034]
The lever control unit 26g has a gear ratio control unit and a driving force control unit in a continuously variable gear ratio mode and a fixed gear ratio mode, and an instantaneous speed command value (the engine 1 for the vehicle speed and the vehicle speed) from the lever target value generation unit 26f. Any speed of motor generators MG1 and MG2) and a torque command value are achieved by feedback control and output to final command value determination unit 26i.
[0035]
The observer 26h generates an engine torque estimated value, a running resistance torque estimated value, and the like, and outputs them to the mode transition condition unit 26e and the lever control unit 26g.
[0036]
The final command value determination unit 26i takes in the sequence transition step from the mode transition condition unit 26e, the speed command value and the torque command value from the lever control unit 26g, and sets the motor torque command value while considering the battery state. The engine torque command value is output to the engine controller 21.
[0037]
The hydraulic control unit 26j receives the sequence transition step from the mode transition condition unit 26e, and outputs a command to engage / release the engine clutch EC, the low brake LB, and the high brake HB to the hydraulic control unit 33 based on the sequence transition step.
[0038]
[Regarding steady mode]
In the case of the first embodiment device, as a steady mode by this hybrid system, one of the “continuously variable gear ratio mode” in which both the brakes LB and HB are released to obtain a continuously variable gear ratio and one of the two brakes LB and HB. And “fixed gear ratio mode” for obtaining a fixed gear ratio by engaging a brake.
[0039]
The “continuously variable transmission ratio mode” includes an “E-iVT mode” using the engine 1 and both motor generators MG1 and MG2 as power sources, and an “EV mode” using only both motor generators MG1 and MG2 as power sources. (Third steady mode) ".
[0040]
As the “fixed gear ratio mode”, the “HEV-HB mode (first steady mode)” running with the engine 1 and the second motor generator MG2 with the high brake HB engaged, and the high brake HB engaged. The “EV-HB mode (second steady mode)” that travels only with the second motor generator MG2 and the “HEV-LB mode” that travels with the engine 1 and one of the motor generators MG1 and MG2 with the low brake LB engaged. And “EV-LB mode” in which only the two motor generators MG1 and MG2 travel with the low brake LB engaged.
[0041]
Then, the “recommended mode” for optimum fuel consumption is automatically selected from the vehicle state (for example, the vehicle speed), the target driving force (for example, calculated from the accelerator opening and the vehicle speed), and the battery charge state, and is currently selected. When the mode is switched from the current mode to the “recommended mode” or when the mode is selected by operating the mode selection switch 29 and the mode transition from the current mode to the selected mode is performed Perform transition sequence control.
[0042]
In this mode transition sequence control, not only engine start and engine stop and engine clutch EC engagement / release control for passing the operating points of the engine 1 and both motor generators MG1 and MG2 are required, ”And“ fixed gear ratio mode ”, the engagement control and release control of the low brake LB and the high brake HB must be performed.
[0043]
The “E-iVT mode” is a mode in which the speed ratio that travels using the engine 1 and the motor generators MG1 and MG2 is variable. In the “E-iVT mode”, the SOC from the battery state determination unit 26b The battery output power is determined from the chargeable / dischargeable power range. When the battery output power is determined, the engine output is determined from the vehicle power and the driving force. Therefore, on the engine operation plane (horizontal engine rotation speed / vertical engine torque), trace the equal engine output line, {( If you select the point where vehicle speed) x (driving power) + (battery charging power)-(total motor loss)} / (engine fuel flow), select the engine operating point (Ne, Te) with the maximum system efficiency. be able to.
The motor operating point (N1, T1, N2, T2) is input with the engine speed Ne, the output shaft speed No, and the engine torque Te.
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)
However, N1, T1: The rotation speed and torque N2, T2 of the first motor generator MG1, and the rotation speed and torque α, β of the second motor generator MG2 are expressed by the gear ratio of the planetary gears (1) to (5). In the equation (E-iVT balance equation), the battery power Pb in the equation (4) is calculated by solving the simultaneous equation of motion with Pb = 0 (see FIG. 2).
[0044]
The “HEV-HB mode (first steady mode)” is a mode in which the high brake HB is engaged and is driven by the engine 1 and the second motor generator MG2. In this “HEV-HB mode”, the speed is changed. Since the ratio is constant on the high side, the speed combination of the engine 1 and the second motor generator MG2 (Ne, N2) is determined when the vehicle speed is determined. Then, the driving force target To (output torque) is given by the sum of the reaction force torque T1, the engine torque Te, and the torque T2 of the second motor generator MG2 (see FIG. 6).
[0045]
The “EV-HB mode (second steady mode)” is a mode in which the second motor generator MG2 travels with the high brake HB engaged. In this “EV-HB mode”, the gear ratio is high. If the vehicle speed is determined, the speed N2 of the second motor generator MG2 is determined. Then, the driving force target To (output torque) is given by the sum of the reaction force torque T1 and the torque T2 of the second motor generator MG2 (see FIG. 7).
[0046]
The “EV mode (third steady mode)” is a mode in which the speed ratio that travels using the two motor generators MG1 and MG2 is variable. In the “EV mode”,
N2 = {1/1 + α} {− βN1 + (1 + α + β) No} (6)
T1 = {β / (1 + α + β)} To T2 = {(1 + α) / (1 + α + β)} To (7)
Both of these equations are controlled, and as shown in equation (7), the torques T1 and T2 of the motor generators MG1 and MG2 are uniquely determined according to the driving force target To. At this time, it is generated in motor generators MG1 and MG2 and their control devices in accordance with a combination of speeds of motor generators MG1 and MG2 (= speed ratio. If one is determined when vehicle speed is given, the other is also determined). Since the power loss is also uniquely determined, the motor operating point (N1, T1, N2, T2) is determined by determining the combination of speeds (N1, N2) of the motor generators MG1, MG2 so that this is minimized. (See FIG. 8).
[0047]
Next, the operation will be described.
[0048]
[Mode transition processing]
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of mode transition processing that is repeatedly executed at a constant period by the optimum fuel consumption mode selection means 26c and the mode transition condition unit 26e of the hybrid controller 26 of the first embodiment apparatus. explain. This flowchart is a mode transition process in the EV traveling region in which the “HEV-HB mode”, “EV mode”, and “EV-HB mode” are transitioned on the steady mode region map shown in FIG. .
[0049]
In step S1, it is determined whether or not the previous operating point exists in the region of the maximum driving force line a (= HEV-HB mode region) in the “HEV-HB mode” on the steady mode region map, and YES If YES, the process proceeds to step S2, and if NO, the process proceeds to step S9.
[0050]
In step S2, based on the determination that the previous operating point in step S1 is in the HEV-HB mode region on the steady mode region map, the current operating point is “EV-HB mode” on the steady mode region map. In the region of the maximum driving force line c (= EV-HB mode region) or in the region of the maximum driving force line b of “EV mode” (= EV mode region). If YES, the process proceeds to step S4. If NO, the process proceeds to step S3.
[0051]
In step S3, the high brake HB is engaged based on the determination that it does not exist in the region of the maximum driving force lines b and c of the “EV-HB mode” and “EV mode” in step S2, and the engine 1 and The vehicle travels in the “HEV-HB mode” using the second motor generator MG2 as a power source and shifts to return.
[0052]
In step S4, the engine clutch EC is released based on the determination that it is within the region of the maximum driving force lines b and c in the “EV-HB mode” or “EV mode” in step S2, and the process proceeds to step S5. To do.
[0053]
In step S5, the engine 1 is stopped following the release of the engine clutch EC in step S4, and the process proceeds to step S6.
[0054]
In step S6, the engine brake EC is released in steps S4 and S5 and the engine 1 is stopped, whereby the high brake HB is engaged and the "HEV-HB mode" using the engine 1 and the second motor generator MG2 as power sources is used. From traveling, the high brake HB is engaged, and the mode transitions to traveling in the “EV-HB mode” using only the second motor generator MG2 as a power source, and the process proceeds to step S7.
[0055]
In step S7, the first motor generator MG1 starts operating, and at the same time, the high brake HB engaged in the “EV-HB mode” in step S6 is released, and the process proceeds to step S8.
[0056]
In step S8, the high brake HB is released in step S7 and the first motor generator MG1 is actuated to fasten the high brake HB, and the vehicle travels in the “EV-HB mode” using only the second motor generator MG2 as a power source. Then, the high brake HB is released, the mode transition is made to travel in the “EV mode” using both motor generators MG1 and MG2 as power sources, and a return is made.
[0057]
In step S9, based on the determination that the previous operating point in step S1 does not exist in the HEV-HB mode region on the steady mode region map, the current operating point is on the EV-HB mode on the steady mode region map. In the case of YES, the process proceeds to step S8, and in the case of NO, the process proceeds to step S10.
[0058]
In step S10, the engine clutch point is determined based on the determination that the current driving point exists in the HEV-HB mode region on the steady mode region map while the traveling in the “EV mode” in step S9 is maintained. After the gear ratio control is performed so that the speed approaches zero, the engine clutch EC is engaged, and the process proceeds to step S11.
[0059]
In step S11, based on the engagement of the engine clutch EC in step S10, the engine 1 is started by shifting to the engine start speed with the engagement of the engine clutch EC completed, and the process proceeds to step S12.
[0060]
In step S12, the engine 1 and both motor generators MG1 are started from running in the “EV mode” using only the motor generators MG1 and MG2 as the power source by engaging the engine clutch EC and starting the engine 1 in steps S10 and S11. , The mode transition is made to traveling in the “E-iVT mode” using MG2 as the power source, and the process proceeds to step S13.
[0061]
In step S13, the gear ratio control is performed so that the high brake point speed approaches zero, and then the high brake HB is engaged, and at the same time, the first motor generator MG1 is stopped and the mode transition is made to the “HEV-HB mode”. The process proceeds to S3.
[0062]
[Mode transition action]
When traveling with the operating point in the HEV-HB mode region on the steady mode region map, the flow from step S1 to step S2 to step S3 is repeated in the flowchart of FIG. Fastened and the travel in the “HEV-HB mode” using the engine 1 and the second motor generator MG2 as power sources is maintained.
[0063]
Thereafter, when the current operating point enters the EV-HB mode range or EV mode range from the state existing in the previous HEV-HB mode range on the steady mode range map, step S1 → step S2 in the flowchart of FIG. → Step S4 → Step S5 → Step S6 → Step S7 → Step S8, the mode is changed in the order of “HEV-HB mode” → “EV-HB mode” → “EV mode”. In other words, the electric vehicle is changed to a continuously variable transmission ratio.
[0064]
Then, as long as the driving point is in the EV-HB mode region or the EV mode region on the steady mode region map during the traveling by the electric vehicle traveling at the continuously variable transmission ratio, step S1 → step S9 in the flowchart of FIG. → Proceeding to step S8, the electric vehicle traveling by the continuously variable transmission ratio is maintained as it is.
[0065]
Thereafter, when the current operating point enters the HEV-HB mode region on the steady mode region map, in the flowchart of FIG. 7, step S1 → step S9 → step S10 → step S11 → step S12 → step S13 → step S3. Then, the mode is changed in the order of “EV mode” → “E-iVT mode” → “HEV-HB mode”, and the engine 1 is driven in the “HEV-HB mode”, that is, at a fixed gear ratio with the high brake HB engaged. And hybrid driving using the second motor generator MG2 as a power source.
[0066]
[Problems during mode transition]
As a drive device using a differential device, for example, a drive device for a hybrid vehicle having a configuration in which a generator, an engine, and a drive system motor are respectively connected to three elements of a sun gear, a planet carrier, and a ring gear that constitute a planetary gear mechanism. Is known (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-142146).
[0067]
According to this drive device, a part of the engine output is distributed to the drive of the generator using the differential function of the gears, and the generated power is supplied to the motor, so that the continuously variable transmission and the increase / decrease of the output torque are increased. It can be carried out. However, in such a conventional drive device, it is difficult to increase the mechanical energy passing through the planetary gear due to mechanical limitations, and therefore it is necessary to increase the size of the generator and motor and their drive devices. In particular, since the ratio of the power passing through the generator and the motor to the power passing through the differential device approaches 1 on the low speed side and cannot be increased further, it is necessary to sufficiently secure the driving force at the time of starting. The generator and the motor need to have the same high output as the engine, so that the size and weight of the drive device become larger and the efficiency becomes lower.
[0068]
On the other hand, for example, JP 2003-34153 A, JP 2003-34154 A, or JP 2003-34155 A improves the startability without increasing the capacity of the motor / generator. . That is, in a differential device constituted by, for example, a planetary gear mechanism having two or more degrees of freedom having four or more elements, by providing a brake to an element other than the element to which the output to the drive system is allocated, A large reduction ratio can be set between the power source and the drive system. This makes it possible to generate a larger driving force, and at the same time, the electrical and mechanical energy loss can be reduced by engaging the brake even within the range of the driving force that can be generated even when the brake is not engaged. Came to exist.
[0069]
In such a differential device, if the speed of any two elements is determined, the speed of other elements is determined. This drive device acts as a “system with two degrees of freedom” when the brake is not engaged. This consists of two sets of ordinary planetary gears of sun gear, carrier and ring gear, two elements in common, for example, the first planet carrier and the second planet carrier in common, and the first planet This is achieved by meshing the pinion gear of the second planetary gear with the pinion gear of the second planet. If this is represented by a diagram representing a relationship of speeds called a speed diagram, it is as shown in FIG.
[0070]
At this time, if the speed of the output shaft is known, all speed relationships are determined by determining one of the three speeds of the engine and the two motors, that is, the gear ratio is also determined. In this sense, controlling the speed of one of the engine and two motors is equivalent to controlling the gear ratio. On the other hand, regarding the relationship between the four torques on the speed diagram, it is known that the values of the remaining two torques are determined regardless of the speed relationship by determining the two torques. For example, in the differential gear mechanism of FIG. 1, the torque balance shown in FIG. 3 is always established.
[0071]
On the other hand, it is possible to rotate the output at a speed faster than the input speed by fastening the brake located on the opposite side to the output across the input element and fixing the operating element, thereby increasing the capacity of the motor It is possible to travel with high gear without any problems. FIG. 1 shows an example of a unit configuration in which a brake is provided in an element other than the element to which the output to the drive system is assigned. In the “HEV-HB mode”, the velocity diagram shown in FIG. 6 is obtained. In the “EV-HB mode”, the velocity diagram shown in FIG. 7 is obtained. In the “EV mode”, the velocity diagram shown in FIG. Become.
[0072]
However, the brake is applied to the elements other than the element to which the output to the drive system is assigned to the differential device configured by, for example, a planetary gear mechanism having two or more degrees of freedom as disclosed in JP-A-2003-34153. In a hybrid vehicle to which the provided driving device is applied, when the vehicle is traveling at a certain speed, the transition from the “EV mode” shown in FIG. 8 to the “EV-HB mode” shown in FIG. When the high brake is engaged with the non-zero high brake speed engaged with the reaction force balance against the inertial force acting on each element, the high brake speed is zero as a result of forcibly changing the rotational speed of each element. Therefore, inertial torque is generated by the change in speed of each element, that is, acceleration, and a driving force shock is generated accordingly. There is a problem in that.
[0073]
On the other hand, in the EV travel range shown in FIG. 9, the maximum driving force of the “EV mode” and “EV-HB mode” are adjacent to each other, and the best fuel consumption region is mixed, so the mode selection is made based on the best fuel consumption requirement. However, there is a problem that it is necessary to frequently change the operation mode.
[0074]
[Mode Transition Action in First Embodiment Device]
The mode transition operation in the first embodiment apparatus will be described. FIG. 9 is a steady mode region map showing the relationship between the maximum driving force line and the best fuel efficiency region map in “HEV-HB mode”, “EV-HB mode”, and “EV mode”. In FIG. 9, “a” is the maximum driving force line in “HEV-HB mode”, “b” is the maximum driving force line in “EV mode”, “c” is the maximum driving force line in “EV-HB mode”, and “d” is “E-iVT”. Mode "maximum driving force line, a1 is the best fuel economy area of" EV-LB mode ", b1 is the best fuel economy area of" EV mode ", c1 is the best fuel economy area of" EV-HB mode ", and d1 is" E- " This is a region of “iVT mode”. The difference between b1 and c1 is due to electrical loss. In FIG. 9, the best fuel economy points of “EV mode” and “EV-HB mode” are mixed as steady operating points, and the fuel efficiency of “EV mode” is better than that of “EV-HB mode”. Or vice versa.
[0075]
First, when the mode is changed from the “HEV-HB mode” to the “EV mode” in the EV traveling area, it is difficult to release the high brake HB simultaneously with the stop of the engine 1 and the release of the engine clutch EC. It is necessary to transit to the order of “HEV-HB mode” → “EV-HB mode” → “EV mode”, and the “EV-HB mode” is an indispensable mode in the present driving apparatus.
[0076]
On the other hand, from the viewpoint of driving force, there is no significant difference in the maximum driving force except for extremely low vehicle speed regions such as when starting in the “EV mode” and “EV-HB mode”. Therefore, mode selection between the “EV mode” and the “EV-HB mode” is complicated, and mode transition frequently occurs, and a driving force shock is generated each time, resulting in deterioration of drivability.
[0077]
However, since the difference in efficiency between the “EV mode” and the “EV-HB mode” in the EV traveling range where the load is low is small, even if the “EV mode” is preferentially driven, the fuel efficiency is not significantly deteriorated. .
[0078]
Therefore, even if “EV-HB mode” is selected from the best fuel efficiency during traveling in “EV mode”, the transition to “EV-HB mode” is prohibited, and the mode is achieved by traveling in “EV mode”. The transition can be simplified, the fuel efficiency is not significantly deteriorated, and traveling without a driving force shock is possible.
[0079]
On the other hand, there is a significant difference in fuel consumption between the “EV mode” in which the high brake HB is released in the EV traveling region and the “HEV-HB mode” in which the high brake HB is engaged.
[0080]
Therefore, when the “HEV-HB mode” is selected during traveling in the “EV mode”, the mode transition is always made from the “EV mode” to the “HEV-HB mode”, so that the fuel efficiency can be maintained. .
[0081]
Next, the effect will be described.
In the hybrid vehicle mode transition control device of the first embodiment, the following effects can be obtained.
[0082]
(1) A power source by the engine 1 and the two motor generators MG1 and MG2, a planetary gear train in which each of the power sources is coupled to a rotating element, and an engagement element that obtains a fixed gear ratio by being fastened. A differential gear transmission 3 having mode selection means for selecting one of the plurality of set steady modes, and a steady mode different from the steady mode currently selected by the mode selection means. Then, in a mode transition control device for a hybrid vehicle comprising mode transition condition means for performing mode transition to a new steady mode by sequence control, a vehicle speed sensor 28 for detecting the vehicle speed, and a target for generating target driving force On the map based on the driving force generation unit 26a and the vehicle speed and the target driving force, the regions that can travel in each steady mode overlap each other. A mode region map setting unit that is set to include a region, and the mode selection unit includes a first steady mode in which the engine and the at least one motor travel with the engagement element fastened; and the engagement element A second steady mode in which the vehicle travels with at least one motor in a state in which the engagement element is engaged, and a third steady mode in which the vehicle travels with two motors in a state in which the engagement element is released, and the vehicle speed detection value and the target driving force The vehicle operating point determined by the calculated value is means for selecting a steady mode according to which steady mode region belongs to the steady mode region map, and the mode transition condition means switches from the first steady mode to the second steady mode. When the selection is changed, or when the selection is changed from the first steady mode to the third steady mode, in either case, the first steady mode → the second steady mode. → In order to change the mode from the third steady mode to the second steady mode in order of the third steady mode and prohibit the mode transition from the third steady mode to the second steady mode, the mode transition from the first steady mode to the third steady mode is performed smoothly with good response, By avoiding frequent mode transition between the second steady mode and the third steady mode, the frequency of occurrence of the driving force shock can be suppressed.
[0083]
(2) The mode selection means is always in a region where the driving point of the vehicle determined by the vehicle speed detection value and the target driving force calculation value is selectable between the second steady mode and the third steady mode on the steady mode region map. In order to select the third steady mode, the mode selection means is simplified by avoiding a state of frequent transition from the third steady mode to the second steady mode or from the second steady mode to the third steady mode. The driving force shock at the time of the mode transition can be reduced.
[0084]
(3) The differential gear transmission 3 is a two-degree-of-freedom planetary gear connected in order of rotational speeds of the first motor generator MG1, the engine 1, the output gear 4, and the second motor generator MG2 on the alignment chart. A gear train, and a high brake HB that is disposed at the position of the first motor generator MG1 on the collinear diagram when engaged, and that fixes the transmission gear ratio to the high transmission gear ratio when engaged; A first steady mode in which the engine 1 and the second motor generator MG2 travel with the brake HB engaged, a second steady mode in which the second motor generator MG2 travels with the high brake HB engaged, and the high brake A third steady mode in which the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 travel with the HB released. Therefore, according to the optimal mode determined from the fuel consumption etc., for example, by avoiding the state of frequently changing from “EV mode” to “EV-HB mode” or from “EV-HB mode” to “EV mode”, The operation mode selection means can be simplified, and the driving force shock at the time of the mode transition can be reduced. Furthermore, mode transition to the EV travel area can be facilitated.
[0085]
The hybrid vehicle mode transition control apparatus of the present invention has been described based on the first embodiment. However, the specific configuration is not limited to the first embodiment, and each claim of the claims is described below. Design changes and additions are permitted without departing from the spirit of the invention according to the paragraph.
[0086]
For example, in the first embodiment, an example using a Ravigneaux type planetary gear train as a planetary gear train is shown. However, it is possible to shift from a continuously variable transmission function to a fixed gear ratio mode by engaging engagement elements (clutch and brake). Other planetary gear trains are also applicable.
[0087]
In the first embodiment, the first motor generator and the second motor generator are one motor generator in terms of appearance by a common stator and two rotors, but in terms of function, the coaxial multilayer motor 2 that achieves two motor generators is used. Although an application example has been shown, two independent motor generators may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view showing a hybrid system to which a hybrid vehicle mode transition control apparatus according to a first embodiment is applied.
FIG. 2 is an alignment chart of a differential gear transmission in the first embodiment device.
FIG. 3 is a torque balance diagram on a nomographic chart of a differential gear transmission in the first embodiment device;
FIG. 4 is a block diagram showing a hybrid control system of the first embodiment apparatus.
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of a mode transition process that is repeatedly executed at a constant period by an optimum fuel consumption mode selection unit and a mode transition condition unit of the hybrid controller of the first embodiment device.
FIG. 6 is an alignment chart in “HEV-HB mode” in the first embodiment apparatus;
FIG. 7 is an alignment chart in “EV-HB mode” in the first embodiment apparatus;
FIG. 8 is an alignment chart in “EV mode” in the first embodiment apparatus;
FIG. 9 is a steady mode region map showing a relationship between a maximum driving force line and a best fuel consumption region map in “HEV-HB mode”, “EV-HB mode”, and “EV mode” in the first embodiment device;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Coaxial multilayer motor MG1 1st motor generator MG2 2nd motor generator 3 Differential gear transmission 4 Output gear (output member)
5 Counter gear 6 Drive gear 7 Differential 8, 8 Drive shaft 9 Motor & gear case 10 Engine output shaft 11 First motor generator output shaft 12 Second motor generator output shaft 13 Motor chamber 14 Gear chamber EC Engine clutch HB High brake (engaged) element)
LB Low brake 21 Engine controller 22 Throttle valve actuator 23 Motor controller 24 Inverter 25 Battery 26 Hybrid controller 26a Target driving force generator (target driving force calculation means)
26b Battery state determination unit 26c Optimum fuel consumption mode selection means (mode selection means)
26d Each mode target value generation unit 26e Mode transition condition unit (mode transition condition means)
26f Lever target value generation unit 26g Lever control unit 26h Observer 26i Final command value determination unit 26j Hydraulic control unit 27 Accelerator opening sensor 28 Vehicle speed sensor (vehicle speed detection means)
29 Mode selection switch 30 Engine speed sensor 31 First motor generator speed sensor 32 Second motor generator speed sensor 33 Hydraulic control unit

Claims

A power source with an engine and two motors,
A differential gear transmission having a planetary gear train in which each of the power sources is connected to a rotating element, and an engaging element that is fastened to obtain a fixed gear ratio;
Mode selection means for selecting any one of the set steady modes,
Mode transition condition means for performing mode transition to a new steady mode by sequence control when a steady mode different from the currently selected steady mode is selected by the mode selection means;
In the hybrid vehicle mode transition control device with
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed;
Target driving force calculating means for calculating the target driving force;
On the map based on the vehicle speed and the target driving force, there is provided a mode area map setting means that sets an area that can be traveled in each steady mode, including areas that overlap each other,
The mode selection means includes a first steady mode in which the engagement element is fastened and travels by an engine and at least one motor, and a second steady mode in which the engagement element is fastened and travels by at least one motor. And a third steady mode that travels by two motors with the engagement element released, and the vehicle operating point determined by the vehicle speed detection value and the target driving force calculation value is indicated on the steady mode region map. A means for selecting a steady mode according to which steady mode region it belongs to,
When the mode transition condition means is selected and changed from the first steady mode to the second steady mode, or when the selection is changed from the first steady mode to the third steady mode, the first steady mode → A mode transition control device for a hybrid vehicle, wherein mode transition is performed in the order of second steady mode → third steady mode, and mode transition from the third steady mode to the second steady mode is prohibited.

In the hybrid vehicle mode transition control device according to claim 1,
The mode selection means is always in the third steady state in a region where the driving point of the vehicle determined by the vehicle speed detection value and the target driving force calculation value is selectable between the second steady mode and the third steady mode on the steady mode region map. A mode transition control device for a hybrid vehicle, characterized by selecting a mode.

In the hybrid vehicle mode transition control device according to claim 1 or 2,
The differential gear transmission includes a first gear generator, an engine, an output member, and a two-degree-of-freedom planetary gear train connected in order of rotation speeds of the first motor generator, the engine, the output member, and the second motor generator. A high brake that is disposed at the position of the first motor generator on the drawing and fixes the gear ratio to the high gear ratio by fastening;
The mode selection means includes a first steady mode in which the engine and a second motor generator travel with the high brake engaged, and a second steady mode in which the second motor generator travels with the high brake engaged, A mode transition control device for a hybrid vehicle, comprising: a third steady mode in which the first motor generator and the second motor generator travel with the high brake released.