JP5109467B2 - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン以外にモータ/ジェネレータからの動力によっても走行することが
できるハイブリッド車両に関し、特に、エンジンおよびモータ/ジェネレータの双方からの動力によるハイブリッド走行モードから、モータ/ジェネレータからの動力のみによる電気走行モードへの切り替え時の駆動制御に関する。

ハイブリッド車両の駆動系に係る制御装置としては従来、様々な型式のものが提案されているが、そのうちの1つとして特許文献１に記載のごとき変速制御装置が知られている。
この変速制御装置の前提となるハイブリッド車両の駆動系は、駆動源としてエンジンおよびモータ/ジェネレータを具え、これらと車輪側とをクラッチを具えた遊星歯車機構で駆動結合する。そして上記の遊星歯車機構と車輪側との動力伝達経路上に有段変速の自動変速機を挿置する。この有段変速の自動変速機は、２つの異なる摩擦係合要素の一方の解放と他方の係合により所定の変速段を達成する。そして、所定の変速段達成のために一方の摩擦係合要素を解放させながら他方の摩擦係合要素を係合させるつかみ替え変速時に、電気信号指令と比較してこれら摩擦係合要素を動作する動作油油圧の応答性が悪いという事実認識と、これに伴う駆動系のショックを解消するため、回転数制御手段によりモータジェネレータの出力トルクを制御することによって、解放される側の摩擦係合要素の係合圧の低下に伴う自動変速機の入力回転数の上昇を抑制するものである。

また本願出願人は、特許文献２に記載のごときハイブリッド車両のハイブリッド駆動装置を提案している。
このハイブリッド駆動装置につき概略説明すると、エンジンと駆動輪との動力伝達経路にクラッチを挿置し、このクラッチと駆動輪との動力伝達経路に走行用モータ／ジェネレータを挿置する。このクラッチの解放状態で、エンジンを起動又は停止する場合には、クラッチが解放状態でありながらもこのクラッチを経由してエンジン側から駆動輪側へ不可避的に伝達する伝達トルク（すなわちショック）を演算し、この伝達トルクを打ち消すように、走行用モータ/ジェネレータのモータ/ジェネレータトルクをトルク制御するものである。
特開平１０−２３４１０６号公報 特開２００３−３４８７０８号公報

ところで、運転者がアクセルペダルを踏み戻す等、運転者による要求負荷に応じた情報に基づきハイブリッド走行モードから電気走行モードにモード切り替えを行う際は、燃料消費率の向上のため、クラッチを解放してエンジンを駆動系から切り離すとともに、エンジンのフューエルカットを開始することが要求される。
しかし上記の要求に係るクラッチの解放の際に、特許文献１および２に記載のごとき技術を適用して、モータ/ジェネレータをトルク制御してショックを防止するにあっては、以下に説明するような問題を生ずることを出願人は見出した。つまり、クラッチ動作には油圧応答性の悪さの他にも、クラッチ動作油の油温が通常よりも低い場合など駆動系が安定しない場合があり、クラッチの動作タイミングにばらつきが生じる。そうすると、特許文献１および２に記載のごとき技術を適用してモータ/ジェネレータトルクを的確に制御したとしても、クラッチの動作タイミングにおけるばらつきとの関係で、車輪側にショックが伝達する懸念がある。

例えば図８に示すタイムチャートの瞬時t11に、ハイブリッド走行モードから電気走行モードに前記モード切り替えを行う際、クラッチを完全に解放すると、エンジントルクおよびエンジンのイナーシャが車輪側の駆動系から切り離されるため、運転者が、乗り心地性能を損なうような加速度乃至減速度の変動を感じることがある。
一方、動作油の油温が通常よりも低く粘度が高い等の理由で、エンジンのフューエルカットに対しクラッチの解放が遅れると、エンジンのフリクショントルクおよびエンジンのイナーシャが車輪に伝達して減速ショックが発生する。
要するに、トルク制御でタイミングを合わせる制御系は、ロバスト性が低いという問題が付随する。

本発明は、上述の実情に鑑み、ショック等の乗り心地性能の悪化を伴うことなく走行モードを適切に切り替えることができる制御技術を提案するものである。

この目的のため本発明によるハイブリッド車両の駆動制御装置は、請求項１に記載のごとく、
動力源としてエンジンおよびモータ/ジェネレータを具え、これらエンジンとモータ/ジェネレータとを摩擦要素を介して駆動結合し、前記モータ/ジェネレータと駆動輪とを駆動結合したハイブリッド車両であって、
前記摩擦要素を解放してモータ/ジェネレータからの動力のみによる電気走行モードと、前記摩擦要素を締結してエンジンおよびモータ/ジェネレータの双方からの動力によるハイブリッド走行モードとを選択可能で、運転者による要求負荷に応じた情報に基づきハイブリッド走行モードおよび電気走行モード間での切り替えを行い、
選択された各走行モード中は運転者による要求負荷に対応する目標駆動トルクを達成するよう、エンジントルクおよびモータ/ジェネレータトルクを各々制御するハイブリッド車両の駆動制御装置であることを前提とする。
そして、前記ハイブリッド走行モードから前記電気走行モードへのモード切り替えを行う際は、前記目標駆動トルクを達成する制御に代えて、目標モータ/ジェネレータ回転数を達成するよう、モータ/ジェネレータトルクを制御して駆動輪を駆動する目標回転数制御手段を具えたことを特徴としたものである。

かかる本発明の構成によれば、動力源としてエンジンおよびモータ/ジェネレータを具え、これらエンジンとモータ/ジェネレータとを摩擦要素を介して駆動結合し、前記モータ/ジェネレータと駆動輪とを駆動結合することを前提することから、モータ/ジェネレータの出力で駆動系の出力回転数を確実に制御することとする。そして、モータ/ジェネレータをトルクで制御するのではなく、回転数で制御するため、前記摩擦要素の動作タイミングのばらつきを克服して、ハイブリッド走行モードおよび電気走行モードへのモード切り替えの際のショックを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明になるハイブリッド車両の駆動制御装置を適用可能なハイブリッド駆動装置を具えたフロントエンジン・リヤホイールドライブ式ハイブリッド車両のパワートレーンを示し、1はエンジン、2は駆動車輪（後輪）である。
図1に示すハイブリッド車両のパワートレーンにおいては、通常の後輪駆動車と同様に
エンジン1の車両前後方向後方に自動変速機3をタンデムに配置し、エンジン1（クランクシャフト1a）からの回転を自動変速機3の入力軸3aへ伝達する軸4に結合してモータ／ジェネレータ5を設ける。

モータ／ジェネレータ5は、モータとして作用したり、ジェネレータ（発電機）として作用するもので、エンジン1および自動変速機3間に配置する。
このモータ／ジェネレータ5およびエンジン1間に、より詳しくは、軸4とエンジンクランクシャフト1aとの間に第1クラッチ6を介挿し、この第1クラッチ6によりエンジン1およびモータ／ジェネレータ5間を切り離し可能に結合する。
ここで第1クラッチ6は、伝達トルク容量を連続的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチで構成する。

モータ／ジェネレータ5および自動変速機3間に、より詳しくは、軸4と変速機入力軸3aとの間に第2クラッチ7を介挿し、この第2クラッチ7によりモータ/ジェネレータ5および自動変速機3間を切り離し可能に結合する。
第2クラッチ7も第1クラッチ6と同様、伝達トルク容量を連続的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチで構成する。

自動変速機3は、2003年1月、日産自動車（株）発行「スカイライン新型車（CV35型車）解説書」第C−9頁〜第C−22頁に記載されたと同じものとし、複数の摩擦要素（クラッチやブレーキ等）を選択的に締結したり解放したりすることで、これら摩擦要素の締結・解放組み合わせにより伝動系路（変速段）を決定するものとする。
従って自動変速機3は、入力軸3aからの回転を選択変速段に応じたギヤ比で変速して出力軸3bに出力する。
この出力回転は、ディファレンシャルギヤ装置8により左右後輪2へ分配して伝達され、
車両の走行に供される。
但し自動変速機3は、上記したような有段式のものに限られず、現在の変速段から目標変速段へ無段階にさせることができる変速機であってもよいのは言うまでもない。

上記した図1のパワートレーンにおいては、停車状態からの発進時などを含む低負荷・
低車速時に用いられる電気走行(EV)モードが要求される場合、第1クラッチ6を解放し、第2クラッチ7を締結し、自動変速機3を動力伝達状態にする。

この状態でモータ/ジェネレータ5を駆動すると、当該モータ/ジェネレータ5からの出力回転のみが変速機入力軸3aに達することとなり、自動変速機3が当該入力軸3aへの回転を、選択中の変速段に応じ変速して変速機出力軸3bより出力する。
変速機出力軸3bからの回転はその後、ディファレンシャルギヤ装置8を経て後輪2に至り、車両をモータ/ジェネレータ5のみによって電気走行（EV走行）させることができる。

高速走行時や大負荷走行時などで用いられるハイブリッド走行(HEV)モードが要求される場合、第１クラッチ６を締結し、モータ／ジェネレータ５をエンジンスタータとして用いてエンジン１を始動する。そして第1クラッチ6および第2クラッチ7をともに締結した状態で、自動変速機3を動力伝達状態にする。
この状態では、エンジン1からの出力回転、または、エンジン1からの出力回転およびモータ/ジェネレータ5からの出力回転の双方が変速機入力軸3aに達することとなり、自動変速機3が当該入力軸3aへの回転を、選択中の変速段に応じ変速して、変速機出力軸3bより出力する。
変速機出力軸3bからの回転はその後、ディファレンシャルギヤ装置8を経て後輪2に至り、車両をエンジン1およびモータ/ジェネレータ5の双方によってハイブリッド走行（HEV走行）させることができる。

かかるHEV走行中において、エンジン1を最適燃費で運転させるとエネルギーが余剰となる場合、この余剰エネルギーによりモータ/ジェネレータ5を発電機として作動させることで余剰エネルギーを電力に変換し、この発電電力をモータ/ジェネレータ5のモータ駆動に用いるよう蓄電しておくことでエンジン1の燃費を向上させることができる。

なお図1では、モータ/ジェネレータ5および駆動車輪2を切り離し可能に結合する第1クラッチ7を、モータ/ジェネレータ5および自動変速機3間に介在させたが、
図2に示すように、第2クラッチ7を自動変速機3およびディファレンシャルギヤ装置8間に介在させても、同様に機能させることができる。

また、図1および図2では第2クラッチ7として専用のものを自動変速機3の前、若しくは、後に追加することとしたが、
この代わりに第2クラッチ7として、図3に示すごとく自動変速機3内に既存する前進変速段選択用の摩擦要素または後退変速段選択用の摩擦要素を流用するようにしてもよい。
この場合、第2クラッチ7が前記したモード選択機能を果たすのに加えて、この機能を果たすよう締結される時に自動変速機を動力伝達状態にすることとなり、専用の第2クラッチが不要でコスト上大いに有利である。

図1〜3に示すハイブリッド車両のパワートレーンを成すエンジン1、モータ／ジェネレータ5、第1クラッチ6、および第2クラッチ7は、図4に示すようなシステムにより制御する。

図4の制御システムは、パワートレーンの動作点（トルクおよび回転数）を統合制御する統合コントローラ20を具え、パワートレーンの動作点を、目標エンジントルクtTeと、目標モータ/ジェネレータトルクtTmと、第1クラッチ6の目標伝達トルク容量tTc1と、第2クラッチ7の目標伝達トルク容量tTc2とで規定する。

統合コントローラ20には、上記パワートレーンの動作点を決定するために、
エンジン回転数Neを検出するエンジン回転センサ11からの信号と、
モータ/ジェネレータ回転数Nmを検出するモータ/ジェネレータ回転センサ12からの信号と、
変速機入力回転数Niを検出する入力回転センサ13からの信号と、
変速機出力回転数Noを検出する出力回転センサ14からの信号と、
パワートレーンへの要求駆動力を表すアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度APO）を検出するアクセル開度センサ15からの信号と、
モータ/ジェネレータ5用の電力を蓄電しておくバッテリ9の蓄電率SOC（持ち出し可能電力）を検出する蓄電状態センサ16からの信号とを入力する。

なお、上記したセンサのうち、エンジン回転センサ11、モータ/ジェネレータ回転センサ12、入力回転センサ13、および出力回転センサ14はそれぞれ、図1〜3に示すように配置することができる。

統合コントローラ20は、上記入力情報のうちアクセル開度APO、バッテリ蓄電率SOC、および変速機出力回転数No（車速VSP）から、運転者が希望している車両の駆動力を実現可能な運転モード（EVモード、HEVモード）を選択すると共に、目標エンジントルクtTe、目標モータ/ジェネレータトルクtTm、目標第1クラッチ伝達トルク容量tTc1、および目標第2クラッチ伝達トルク容量tTc2をそれぞれ演算する。
目標エンジントルクtTeはエンジンコントローラ21に供給され、目標モータ/ジェネレータトルクtTm（目標モータ/ジェネレータ回転数tNmでもよい）はモータ/ジェネレータコントローラ22に供給される。

エンジンコントローラ21は、エンジントルクTeが目標エンジントルクtTeとなるようエンジン1を制御し、
モータ/ジェネレータコントローラ22はモータ/ジェネレータ5のトルクTm（または回転数Nm）が目標モータ/ジェネレータトルクtTm（または目標モータ/ジェネレータ回転数tNm）となるよう、バッテリ9およびインバータ10を介してモータ/ジェネレータ5を制御する。
統合コントローラ20は、目標第1クラッチ伝達トルク容量tTc1（第1クラッチ指令圧tPc1）および目標第2クラッチ伝達トルク容量tTc2（第2クラッチ指令圧tPc2）に対応したソレノイド電流を第1クラッチ6および第2クラッチ7の油圧制御ソレノイド（図示せず）に供給し、第1クラッチ6の伝達トルク容量Tc1（第1クラッチ圧Pc1）が目標伝達トルク容量tTc1（第1クラッチ指令圧tPc1）に一致するよう、また、第2クラッチ7の伝達トルク容量Tc2（第2クラッチ圧Pc2）が目標第2クラッチ伝達トルク容量tTc2（第2クラッチ指令圧tPc2）に一致するよう、第1クラッチ6および第2クラッチ7を個々に締結力制御する。

統合コントローラ20は、上記した運転モード（EVモード、HEVモード）の選択、そして目標エンジントルクtTe、目標モータ/ジェネレータトルクtTm（目標モータ/ジェネレータ回転数tNmでもよい）、目標第1クラッチ伝達トルク容量tTc1（第1クラッチ指令圧tPc1）、および目標第2クラッチ伝達トルク容量tTc2（第2クラッチ指令圧tPc2）の演算を行う。

図５は、統合コントローラ20による上記の演算および上記の制御のデータの流れを示すデータフローダイヤグラムである。
目標駆動トルク演算部２０１は、アクセル開度センサ１５からの信号と、車速の検出に相当する出力回転センサ14からの信号と、運転者が操作するブレーキペダルの踏力を検出するブレーキ踏力センサ17からの信号とから、後輪２の駆動力を表す目標駆動トルクを演算する。

トルク配分部２０２は、上記の目標駆動トルクをエンジン１とモータ/ジェネレータ５とに配分して、目標エンジントルクtTeおよび目標モータ/ジェネレータトルクtTmを演算する。

目標走行モード選択演算部２０３は、上記２０２の配分結果と、アクセル開度センサ１５からの信号と、車速の検出に相当する出力回転センサ14からの信号と、バッテリ蓄電状態センサ１６からの信号とから、選択すべき目標走行モードを演算する。

状態遷移モード判定演算部２０４は、上記２０３の目標走行モードの選択結果が切り替わった場合に、各種センサ１１等の検出信号からエンジントルクTeを推定する統合コントローラ20の推定エンジントルク検出手段２１３の推定結果と、各種センサ１２等の検出信号からモータ/ジェネレータトルクTmを推定する統合コントローラ20の推定モータ/ジェネレータトルク検出手段２１４の推定結果と、エンジン回転センサ１１からの信号とから、後述するHEVモードから状態遷移モード１(MODE1)〜状態遷移モード４(MODE4)を順次経てEVモードまで遷移するに当たり、次に選択すべき状態遷移モードに遷移するか否かの判定を演算する。

エンジントルク指令値演算部２０５は、上記２０２の配分結果と、上記２０４の状態遷移モード判定結果とからエンジントルク指令値を演算する。HEVモードを保持して走行するとき、およびEVモードを保持して走行するときは、上記２０２の目標エンジントルクtTeをエンジントルク指令値とする。しかし、HEVモードからEVモードにモード切り替えする際については後述する回転数制御モードに従う。

エンジンVTC制御指令値演算部２０６は、上記２０２の配分結果と、上記２０４の状態遷移モード判定結果とからエンジン１のVTC（Valve Timing Control）制御指令を演算する。エンジン１を停止する際には、エンジン１の吸気バルブを遅角にしておき、エンジン１の再始動に備えるためである。

エンジンF/C判断演算部２０７は、上記２０２の配分結果と、上記２０４の状態遷移モード判定結果とからエンジン１をフューエルカット（F/C）するか燃料を噴射するかの判断を演算する。
そして、これら２０５〜２０７の演算結果をエンジンコントローラ２１に出力する。

第1クラッチ指令圧演算部２０８は、上記２０２の配分結果と、上記２０４の状態遷移モード判定結果とから第１クラッチ６の第1クラッチ指令圧tPc1を演算する。そして、この演算結果をエンジンコントローラ２１に出力する。
そして、上記２０８の演算結果に対応したソレノイド電流を第1クラッチ６の油圧制御ソレノイドに出力する。

モータ/ジェネレータ制御モード判定演算部２０９は、上記２０４の状態遷移モード判定結果から、上述した目標モータ/ジェネレータトルクtTmを達成するようモータ／ジェネレータ５のトルクを制御するトルク制御モードを選択するか、あるいは後述する目標モータ/ジェネレータ回転数を達成するようモータ／ジェネレータ５の回転数を制御する回転数制御モードを選択するかの判定を演算する。すなわち、HEVモードを保持して走行するとき、およびEVモードを保持して走行するときは、後輪２の目標駆動トルクを達成するようエンジントルクTeおよびモータ/ジェネレータトルクTmを各々制御するトルク制御モードを選択し、このトルク制御モードではモータ/ジェネレータトルクTmを直接の制御対象とする。しかし、HEVモードからEVモードにモード切り替えする際は、回転数制御モードを選択する。この回転数制御モードは、モータ/ジェネレータ回転数を直接の制御対象とし、目標モータ/ジェネレータ回転数を達成するよう、モータ/ジェネレータトルクを制御する。つまり実回転数を目標回転数にするようモータ/ジェネレータトルク指令値を加減する。なおモータ/ジェネレータトルク指令値は、後述する上限値および下限値からなるモータ/ジェネレータトルク制限値の範囲内で演算される。

モータ/ジェネレータトルク指令値演算部２１０は、上記２０２の配分結果と、上記２０４の状態遷移モード判定結果とから、モータ／ジェネレータトルク指令値を演算する。HEVモードを保持して走行するとき、およびEVモードを保持して走行するときは、上記２０９でトルク制御モードを選択していることから、上記２０２の目標モータ/ジェネレータトルクtTmをモータ/ジェネレータトルク指令値とする。

モータ/ジェネレータ回転数指令値演算部２１１は、上記２０２の配分結果と、上記２０４の状態遷移モード判定結果とから、後述する（１）式に基づき目標モータ／ジェネレータ回転数tNmを演算する。本実施例のハイブリッド車両では、エンジンクランクシャフト1aと軸４とを第1クラッチ６で直結可能とするため、HEVモードではエンジン回転数Neとモータ/ジェネレータ回転数Nmが等しい。

ただし、HEVモードで走行するとき、およびEVモードで走行するとき（上記２０９でトルク制御モードを選択中）は、この演算部２１１は用いられず、HEVモードからEVモードにモード切り替えする際（上記２０９で回転数制御モードを選択中）に上記演算部２１０に代わり、目標モータ／ジェネレータ回転数tNmをモータ／ジェネレータ回転数指令値としてモータ／ジェネレータコントローラ２２に出力する。

なお、モータ／ジェネレータ回転数Nmを加減するのはあくまでもモータ／ジェネレータトルクTｍである。したがって上述した演算部２１１を用いる間、モータ／ジェネレータコントローラ２２は、実モータ／ジェネレータ回転数Nmが目標値tNmを下回っていれば、モータ／ジェネレータトルク指令値を大きくする。また、実モータ／ジェネレータ回転数Nmが目標値tNmを上回っていれば、モータ／ジェネレータトルク指令値を小さくする。また、実モータ／ジェネレータ回転数Nmが目標値tNmに一致していれば、モータ／ジェネレータトルク指令値を現在値に保持する。ここで、モータ／ジェネレータトルク指令値を小さくしたり、大きくしたりする際は、後述するモータ／ジェネレータトルクの上限値および下限値の範囲内で行う。

モータ/ジェネレータ回転数制限時トルク制限値演算部２１２は、上記２０２の配分結果と、上記２０４の状態遷移モード判定結果とから、モータ／ジェネレータトルク制限値を演算する。モータ／ジェネレータトルク制限値には、後述するようにモータ／ジェネレータトルク上限値およびモータ／ジェネレータトルク下限値がある。HEVモードで走行するとき、およびEVモードで走行するとき（上記２０９でトルク制御モードを選択中）は、上記２０２の目標モータ/ジェネレータトルクtTmをモータ／ジェネレータトルクの上限値および下限値とする。あるいは、目標モータ/ジェネレータトルクtTmを中央値として、所定偏差を加減算した値をモータ／ジェネレータトルクの上限値および下限値を演算する。しかし、HEVモードからEVモードにモード切り替えする際（上記２０９で回転数制御モードを選択中）は、目標モータ/ジェネレータトルクtTmを中央値として、上記の所定偏差を大きくし、モータ／ジェネレータトルクの下限値から上限値までの範囲を拡大する。
そして、これら２０９〜２１２の演算結果をモータ/ジェネレータコントローラ２２に出力する。

本実施例では、上述した図５に示すデータフローダイヤグラムに則り、本発明が狙いとするハイブリッド走行モードから電気走行モードへのモード切り替え時におけるショックを確実に防止する。

図６は本実施例の作用を示すタイムチャートである。また図７は、同タイムチャートにおいて順次選択する状態遷移モードの遷移条件を示すフローチャートである。これら図６および図７に沿って本実施例の作用を説明すると、瞬時t1以前はアクセル開度が開かれた（APO＞０）HEVモード（MODE0）である。HEVモード（MODE0）では、エンジン１およびモータ/ジェネレータ５の双方を運転する。すなわちエンジン１につき、配分した目標エンジントルクtTeを指令値とし、VTC制御は通常のタイミングで制御し、通常どおり燃料を噴射する。第１クラッチ６を完全締結して伝達トルク容量Tc1を十分なものとする。モータ/ジェネレータ５につき、トルク制御モードを選択して、配分した目標モータ/ジェネレータトルクtTmを指令値とする。
なお図６には、配分した目標エンジントルクtTeおよび目標モータ/ジェネレータトルクtTmの目標合計トルクtTsumを破線で示す。この目標合計トルクtTsumは自動変速機入力軸3aの目標伝達トルクである。

HEVモードのもとで瞬時t1に運転者がアクセルペダルを戻すことにより、目標駆動力が減少し、アクセル開度APOがモード切り替えを判断するためのAPOしきい値を横切ると、HEVモードになるMODE0からモータ/ジェネレータ回転数制御の開始準備モードになるMODE1への遷移条件が成立する。MODE0からMODE1へ遷移すると、モータ/ジェネレータ５の制御モードがトルク制御モードから回転数制御モードに移行する。
アクセルペダルを戻す瞬時t1後、エンジントルクtTeが減少し、破線で示す目標合計トルクtTsumも同様に減少する。なお、瞬時t1から瞬時t5までの走行モード切り替えの際にアクセル開度APO不変、車速VSP不変、目標駆動力不変のもとでは、瞬時t1直後の目標合計トルクtTsumは電気走行（EV）モード開始時（瞬時t5）の目標モータ/ジェネレータトルクtTmに一致する。
目標合計トルクtTsumは後述する上限値Tm_uの演算に用いられる。

瞬時t1から続く瞬時t2まではMODE1を選択する。MODE1は回転数制御モードを開始する。MODE1が開始する瞬時t1でタイマtimerをカウント開始し、MODE1で回転数制御モードを選択して、例えば（１）式によりモータ/ジェネレータ回転数指令値になる目標モータ/ジェネレータ回転数tNmを演算する。

ここで、Vは車速VSP、tFは目標駆動力、F_R/Lは走行抵抗、gは重力加速度、θは路面勾配、Mは車両重量、Δtはサンプリング時間、GRは自動変速機３の変速比、GFはディファレンシャルギヤ装置のファイナルギヤ比、Rは後輪２のタイヤ半径である。
なお、この目標モータ/ジェネレータ回転数tNmの演算は、回転数制御モード（MODE1〜MODE4）の間にわたり実行する。

またMODE1で、（２）式によりモータ/ジェネレータトルクの上限値Tm_uを演算する。

ここで、tTm_mode0はmode0（HEVモード）の最後（瞬時t1）における目標モータ/ジェネレータトルクtTm、timerはタイマ値であり時々刻々と増加する。Kは所定のタイマカウントアップ値であり、timerがKに達するとtimerによるカウントを停止する。tTsum_mode1はMODE1の最初（瞬時t1の直後）における目標合計トルクtTsumであり、モード切り替え後に選択されるEVモード開始時における目標モータ/ジェネレータトルクtTmである。αは加算値である。この加算値αとして、回転数制御モードを実行するために十分な値であって、過度のショックが発生しないよう、予想される回転変動を抑制可能な値を設定する。

またMODE1で、（３）式によりモータ/ジェネレータトルクの下限値Tm_lを演算する。

ここで、βは減算値である。この減算値βは、回転数制御モードを実行するために十分な値であり、過度のショックが発生しないように、予め実験により求めて記憶しておく。

これら（２）式および（３）式により、図６に破線で示すようにモータ/ジェネレータトルク上限値Tm_uをランプ勾配で連続的に大きくするとともに、モータ/ジェネレータトルク下限値Tm_lをランプ勾配で連続的に小さくしてモータ/ジェネレータトルクTmの取り得る範囲を拡大する。

MODE1のもとで瞬時t2に上記タイマtimerがMODE1を終了するための所定値であるタイマカウントアップ値K(＝t2−t1)に達すると、MODE1からエンジン停止準備モードになるMODE2への遷移条件が成立する。

瞬時t2から続く瞬時t3まではMODE2を選択する。MODE2はエンジン１停止を準備する。MODE2で、エンジントルクTeを低下させていくようエンジントルク指令値を出力する。またMODE2でVTC制御指令はエンジン吸気バルブを最遅角にする。次回のエンジン始動に備えるためである。

図６に示すようにMODE2で、エンジントルクTeを一定の時間変化率で減少させると同時に、回転数制御モードに基づく演算部２１１により（１）式で算出した目標モータ/ジェネレータ回転数tNmを達成するよう、モータ/ジェネレータトルクTmを所定の時間変化率で増大させる。この結果、モータ/ジェネレータ回転数Nmおよびエンジン回転数Neが一定値を保持する。
またMODE2で、図６に破線で示すようにモータ/ジェネレータトルクの上限値Tm_uをtTsum_mode1＋αに保持するとともに、下限値Tm_lをtTm_mode0−βに保持する。

MODE2のもとで瞬時t3に演算されるエンジントルク指令値がMODE2を終了するためのしきい値まで低下し、かつエンジン１の吸気バルブを最遅角にしたことを確認すると、エンジン１をフューエルカットし第1クラッチ６を解放するモードになるMODE3への遷移条件が成立する。

瞬時t3から続く瞬時t4まではMODE3を選択する。MODE3はエンジン１の燃料供給を停止し、第１クラッチ６を解放して伝達トルク容量を０にする。

図６に示すようにMODE3で、エンジントルクTeを加減させて０にし、かつ、第１クラッチ伝達トルク容量を０にすると同時に、回転数制御モードに基づく演算部２１１により（１）式で算出した目標モータ/ジェネレータ回転数tNmを達成するよう、モータ/ジェネレータトルクTmを加減させる。この結果、モータ/ジェネレータ回転数Nmが一定値を保持する。
またMODE3でも、図６に破線で示すようにモータ/ジェネレータトルクの上限値Tm_uをtTsum_mode1＋αに保持するとともに、下限値Tm_lをtTm_mode0−βに保持する。このようにMODE2およびMODE3でモータ/ジェネレータトルク制限値の上限値Tm_uおよび下限値Tm_lを拡大することにより、回転数制御モードのために必要十分なモータ/ジェネレータトルクTmを得ることが可能となる。したがって、ショックの発生を防止しつつ好適に走行モードを切り替えることができる。

MODE3でモータ/ジェネレータ回転数Nmとエンジン回転数Neとの差Nm−Neを演算する。瞬時t4で回転数差Nm−NeがMODE3を終了するためのしきい値に達すると、トルク制御モードを再開する準備のモードになるMODE4への遷移条件が成立する。

瞬時t4から続く瞬時t5まではMODE4を選択する。MODE4はこれまでのMODE1からMODE４まで実行してきた回転数制御モードを終了する。MODE4が開始する瞬時t4でタイマtimerをカウント開始し、MODE1で（４）式によりモータ/ジェネレータトルクの上限値Tm_uを演算する。

またMODE4で、（５）式によりモータ/ジェネレータトルクの下限値Tm_lを演算する。

これら（４）式および（５）式により、図６に破線で示すようにモータ/ジェネレータトルク上限値Tm_uをランプ勾配で連続的に小さくするとともに、モータ/ジェネレータトルク下限値Tm_lをランプ勾配で連続的に大きくしてモータ/ジェネレータトルクの取り得る範囲を縮小する。この結果、モータ/ジェネレータトルク上限値Tm_uおよびモータ/ジェネレータトルク下限値Tm_lを、走行モード切り替え後に選択される電気走行(EV)モード開始時における目標モータ/ジェネレータトルクTsum_mode1に連続的に近づける。

図６に示すようにMODE4で、モータ/ジェネレータ５単独で駆動走行すると同時に、回転数制御モードに基づく演算部２１１により（１）式で算出した目標モータ/ジェネレータ回転数tNmを達成するよう、モータ/ジェネレータトルクTmを制御する。この結果、モータ/ジェネレータ回転数Nmが一定値を保持する。
またMODE4でもエンジン１のフューエルカットを継続する。

MODE4のもとで瞬時t5に上記タイマtimerがMODE4を終了するための所定値であるタイマカウントアップ値K(＝t5−t4)に達すると、MODE4からトルク制御モードになるMODE5（HEVモード）への遷移条件が成立する。

瞬時t5以降ではMODE5（EVモード）を選択する。MODE5はトルク制御モードを開始する。またMODE5でもエンジン１のフューエルカットを継続する。エンジン回転数Neはすでに０であり、エンジン１は停止している。以上よりHEVモードからEVモードにモード切り替えが実行される。

ところで本実施例では、ハイブリッド走行(HEV)モード中と電気走行(EV)モード中は、トルク制御モードを選択する。すなわち、演算部２０１で目標駆動トルクを演算し、分配部２０２で目標モータ/ジェネレータトルクtTmを演算し、演算部２１０で、目標モータ/ジェネレータトルクtTmでモータ/ジェネレータトルクを指令値とする。
そして、ハイブリッド走行(HEV)モードおよび電気走行(EV)モード間でのモード切り替えを行う際は、演算した目標駆動トルクを達成するトルク制御モードに代えて、回転数制御モードを選択する。すなわち、演算部２１１で目標モータ/ジェネレータ回転数tNmを演算し、この目標モータ/ジェネレータ回転数tNmを達成するよう、モータ/ジェネレータトルク指令値を制御する。

この結果本実施例によれば、モード切り替えの際もトルク制御を行っていた実施例と比較して、好適に後輪２の駆動力を制御することが可能となる。したがって、クラッチの動作タイミングにばらつきが生じても後輪２側にショックが伝達することを回避できる。

また本実施例では、モータ/ジェネレータトルクに上限値Tm_uおよび下限値Tm_lを設定し、回転数制御モードでは、これら下限値Tm_lから上限値Tm_uまでの範囲内で、トルク制御モードから回転数制御モードへの移行時であるMODE1で、モータ/ジェネレータトルク上限値Tm_uを（２）式に基づき連続的に大きくするとともに、モータ/ジェネレータトルク下限値Tm_lを（３）式に基づき連続的に小さくすることから、より好適に後輪２の駆動力を制御することが可能となる。

具体的には、目標モータ/ジェネレータ回転数tNmを達成する回転数制御モードのうち、MODE2〜MODE3におけるモータ/ジェネレータトルク上限値Tm_uは、モード切り替え後に選択される電気走行(EV)モード開始時（瞬時t5）における目標モータ/ジェネレータトルクtTm_mode1、すなわち、MODE1開始時（瞬時t1直後）における目標合計トルクtTsum_mode1に所定値αを加算したものである。

また具体的には、目標モータ/ジェネレータ回転数tNmを達成する回転数制御モードのうち、MODE2〜MODE3におけるモータ/ジェネレータトルク下限値Tm_lを、モード切り替え前に選択されるハイブリッド走行（HEV）モード終了時t1における目標モータ/ジェネレータトルクtTm_mode0から所定値βを減算したものである。

また本実施例では、前記目標モータ/ジェネレータ回転数を達成する制御から前記目標駆動トルクを達成する制御への移行時であるMODE4で、モータ/ジェネレータトルク上限値Tm_uおよび前記目標モータ/ジェネレータトルク下限値Tm_lを、（４）式および（５）式に基づき、モード切り替え後に選択される電気走行(EV)モード開始時（瞬時t5）における目標モータ/ジェネレータトルクtTm_mode1に連続的に近づけることから、より好適に後輪２の駆動力を制御することが可能となる。

また本実施例では、第１クラッチ６の解放する瞬時t3より前の瞬時t2にエンジントルクTmを低下させることから、より好適に後輪２の駆動力を制御することが可能となる。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨に逸脱しない範囲において種々変更が加えられうるものである。図示はしながったが、EVモードからHEVモードへのモード切り替えにもこれまでに説明した回転数制御モードを介在させてもよいこと勿論である。

本発明の制御装置を適用可能なハイブリッド車両のパワートレーンを示す概略平面図である。 本発明の制御装置を適用可能な他のハイブリッド車両のパワートレーンを示す概略平面図である。 本発明の制御装置を適用可能な更に他のハイブリッド車両のパワートレーンを示す概略平面図である。 図1〜3に示したパワートレーンの制御システムを示すブロック線図である。 図４の統合コントローラで演算される制御を示すデータフローダイヤグラムである。 同制御による車両の各種状態の変化を示すタイムチャートである。 順次選択する状態遷移モードの遷移条件を示すフローチャートである。 従来例における車両の各種状態の変化を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ 駆動車輪（後輪）
３ 自動変速機
４ 伝動軸
５ モータ/ジェネレータ
６ 第1クラッチ
７ 第2クラッチ
８ ディファレンシャルギヤ装置
９ バッテリ
10 インバータ
11 エンジン回転センサ
12 モータ/ジェネレータ回転センサ
13 変速機入力回転センサ
14 変速機出力回転センサ
15 アクセル開度センサ
16 バッテリ蓄電状態センサ
20 統合コントローラ
21 エンジンコントローラ
22 モータ/ジェネレータコントローラ

Claims (6)

1. 動力源としてエンジンおよびモータ/ジェネレータを具え、これらエンジンとモータ/ジェネレータとを摩擦要素を介して駆動結合し、前記モータ/ジェネレータと駆動輪とを駆動結合したハイブリッド車両であって、
   前記摩擦要素を解放してモータ/ジェネレータからの動力のみによる電気走行モードと、前記摩擦要素を締結してエンジンおよびモータ/ジェネレータの双方からの動力によるハイブリッド走行モードとを選択可能で、運転者による要求負荷に応じた情報に基づきハイブリッド走行モードおよび電気走行モード間での切り替えを行い、
   選択された各走行モード中は運転者による要求負荷に対応する目標駆動トルクを達成するよう、エンジントルクおよびモータ/ジェネレータトルクを各々制御するハイブリッド車両の駆動制御装置において、
   前記ハイブリッド走行モードから前記電気走行モードへのモード切り替えを行う際は、前記目標駆動トルクを達成する制御に代えて、目標モータ/ジェネレータ回転数を達成するよう、モータ/ジェネレータトルクを制御して駆動輪を駆動する目標回転数制御手段を具えた
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
2. 前記モータ/ジェネレータトルクに上限値および下限値を設定し、これら下限値から上限値までの範囲でモータ/ジェネレータトルクを制御する請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置において、
   前記目標回転数制御手段は、前記目標駆動トルクを達成する制御から前記目標モータ/ジェネレータ回転数を達成する制御への移行時に、モータ/ジェネレータトルク上限値を大きくするとともに、モータ/ジェネレータトルク下限値を小さくする
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
3. 請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置において、
   前記目標モータ/ジェネレータ回転数を達成する制御における前記モータ/ジェネレータトルク上限値は、前記モード切り替え後に選択される走行モード開始時における目標モータ/ジェネレータトルクに所定値を加算したものである
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
4. 請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置において、
   前記目標モータ/ジェネレータ回転数を達成する制御における前記モータ/ジェネレータトルク下限値は、前記モード切り替え前に選択される走行モード終了時における目標モータ/ジェネレータトルクから所定値を減算したものである
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置において、
   前記目標回転数制御手段は、前記目標モータ/ジェネレータ回転数を達成する制御から前記目標駆動トルクを達成する制御への移行時に、前記モータ/ジェネレータトルク上限値および前記モータ/ジェネレータトルク下限値を、前記モード切り替え後に選択される走行モード開始時における目標モータ/ジェネレータトルクに連続的に近づける
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置において、
   前記モード切り替えを行うに際し、前記摩擦要素の解放前にエンジントルクを低下させる
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。

Images