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【発明の名称】 ハイブリッド車の制御装置
【発明者】 【氏名】新田 智昭

【氏名】神保 宜孝

【氏名】藤木 晴夫
【要約】 【課題】シリーズ走行とパラレル走行との切り換え時の回転変動やトルク変動を防止する。

【解決手段】シリーズ走行モードからパラレル走行モードへの移行時、モータＢの回転数Ｎｂを検出し(S201)、モータＡの回転数ＮａをモータＢの回転数Ｎｂに合わせるべく回転数指令を与える(S202)。そして、モータＡの実回転数Ｎａの回転数ＮａがモータＢの回転数Ｎｂに一致したとき、エンジンのトルクＴｅｇを０とするトルク指令を与え(S205)、次に、ロックアップクラッチを締結する指令を与える(S206)。また、パラレル走行モードからシリーズ走行モードへの移行では、エンジンのトルクを徐々に小さくして、その分のトルクをモータＢから出力するようにし、エンジンのトルクが０になったとき、モータＡの回転数をモータＢの回転数に合わせ、ロックアップクラッチを解放する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エンジンの出力軸とシングルピニオン式プラネタリギヤのサンギヤとの間に連結される第１のモータ、上記プラネタリギヤのリングギヤに連結される第２のモータ、上記プラネタリギヤのサンギヤとキャリアとを締結・解放するロックアップクラッチ、及び、上記プラネタリギヤのキャリアに連結され、複数段あるいは無段階に切り換え可能な変速比に応じて上記プラネタリギヤと駆動輪との間で変速及びトルク増幅を行なう動力変換機構を備えたハイブリッド車の制御装置であって、上記ロックアップクラッチを解放して上記エンジンによって上記第１のモータを発電機として駆動し、主として上記第２のモータの駆動力を走行駆動源とするシリーズ走行モードで上記ハイブリッド車を走行させる手段と、上記ロックアップクラッチを締結し、上記エンジンの駆動力に上記第２のモータの駆動力を加算して上記エンジン単独或いは上記エンジンと上記第２のモータとの双方の駆動力を走行駆動源とするパラレル走行モードで上記ハイブリッド車を走行させる手段と、上記シリーズ走行モードから上記パラレル走行モードへの移行時、上記第１のモータの回転数を上記第２のモータの回転数に一致或いは実質的に一致させた上で上記エンジンの駆動トルクを実質的に０とし、上記ロックアップクラッチを締結させる手段と、上記パラレル走行モードから上記シリーズ走行モードへの移行時、上記エンジンの駆動トルクを漸次的に減少させると共に上記エンジンの駆動トルクの減少分だけ上記第２のモータの駆動トルクを漸次的に増加させ、上記エンジンの駆動トルクが実質的に０となったときの上記第２のモータの回転数に上記第１のモータの回転数を実質的に一致させて上記ロックアップクラッチを解放させる手段とを備えたことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
【請求項２】 エンジンの出力軸とシングルピニオン式プラネタリギヤのサンギヤとの間に連結される第１のモータ、上記プラネタリギヤのリングギヤに連結される第２のモータ、上記プラネタリギヤのサンギヤとキャリアとを締結・解放するロックアップクラッチ、及び、上記プラネタリギヤのキャリアに連結され、複数段あるいは無段階に切り換え可能な変速比に応じて上記プラネタリギヤと駆動輪との間で変速及びトルク増幅を行なう動力変換機構を備えたハイブリッド車の制御装置であって、上記ロックアップクラッチを解放して上記エンジンによって上記第１のモータを発電機として駆動し、主として上記第２のモータの駆動力を走行駆動源とするシリーズ走行モードで上記ハイブリッド車を走行させる手段と、上記ロックアップクラッチを締結し、上記エンジンの駆動力に上記第２のモータの駆動力を加算して上記エンジン単独或いは上記エンジンと上記第２のモータとの双方の駆動力を走行駆動源とするパラレル走行モードで上記ハイブリッド車を走行させる手段と、上記シリーズ走行モードから上記パラレル走行モードへの移行時、上記第１のモータの回転数を上記動力変換機構の入力回転数に一致或いは実質的に一致させた上で上記エンジンの駆動トルクを実質的に０とし、上記ロックアップクラッチを締結させる手段と、上記パラレル走行モードから上記シリーズ走行モードへの移行時、上記エンジンの駆動トルクを漸次的に減少させると共に上記エンジンの駆動トルクの減少分だけ上記第２のモータの駆動トルクを漸次的に増加させ、上記エンジンの駆動トルクが実質的に０となったときの上記第２のモータの回転数に上記第１のモータの回転数を実質的に一致させて上記ロックアップクラッチを解放させる手段とを備えたことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンと２つのモータとを併用するハイブリッド車の制御装置に関し、より詳しくは走行条件に応じてシリーズ走行モードとパラレル走行モードとを切り換え可能なハイブリッド車の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車等の車両においては、低公害、省資源の観点からエンジンとモータとを併用するハイブリッド車が開発されており、このハイブリッド車では、発電用と動力源用との２つのモータを搭載することで動力エネルギーの回収効率向上と走行性能の確保とを図る技術が多く採用されている。
【０００３】このようなハイブリッド車では、エンジンの機械出力によって発電用のモータを駆動し、発電出力及び電池の放電出力によって走行用のモータを駆動して走行するシリーズ走行と、主としてエンジンの機械的出力によって走行し、要求出力に対するエンジンの機械的出力の差をモータによって補うパラレル走行とを条件に応じて切り換えるものが知られている。
【０００４】例えば、特開平８−９８３２２号公報には、エンジンと、エンジンの機械的出力により駆動される発電機と、発電機の発電出力により充電される電池と、電池の放電出力により駆動されるモータと、発電機とモータとの間の機械的連結を開閉するクラッチ等の連結開閉手段とを有するシリーズパラレル複合電気自動車が開示されている。
【０００５】上述のシリーズパラレル複合電気自動車では、クラッチ締結でパラレル走行、クラッチ解放でシリーズ走行を行うようになっており、クラッチを締結する際には発電機の回転数とモータの回転数とを一致させることで、クラッチ締結のショックを防止するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリーズ走行からパラレル走行への切り換えに際し、単に発電機の回転数とモータの回転数とを一致させてクラッチを閉じるのみでは、エンジン側とモータ側との間の出力トルクの相違からトルク変動を生じる虞があり、また、パラレル走行からシリーズ走行への切り換えに際しても、単にクラッチを解放するだけでは、回転変動やトルク変動が生じる虞がある。
【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、シリーズ走行とパラレル走行との切り換え時に回転変動やトルク変動を防止し、運転フィーリングを悪化させることなく円滑な走行を実現することのできるハイブリッド車の制御装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、第１の発明は、エンジンの出力軸とシングルピニオン式プラネタリギヤのサンギヤとの間に連結される第１のモータ、上記プラネタリギヤのリングギヤに連結される第２のモータ、上記プラネタリギヤのサンギヤとキャリアとを締結・解放するロックアップクラッチ、及び、上記プラネタリギヤのキャリアに連結され、複数段あるいは無段階に切り換え可能な変速比に応じて上記プラネタリギヤと駆動輪との間で変速及びトルク増幅を行なう動力変換機構を備えたハイブリッド車の制御装置であって、上記ロックアップクラッチを解放し、上記エンジンによって上記第１のモータを発電機として駆動し、主として上記第２のモータの駆動力を走行駆動源とするシリーズ走行モードで上記ハイブリッド車を走行させる手段と、上記ロックアップクラッチを締結し、上記エンジンの駆動力に上記第２のモータの駆動力を加算して上記エンジン単独或いは上記エンジンと上記第２のモータとの双方の駆動力を走行駆動源とするパラレル走行モードで上記ハイブリッド車を走行させる手段と、上記シリーズ走行モードから上記パラレル走行モードへの移行時、上記第１のモータの回転数を上記第２のモータの回転数に一致或いは実質的に一致させた上で上記エンジンの駆動トルクを実質的に０とし、上記ロックアップクラッチを締結させる手段と、上記パラレル走行モードから上記シリーズ走行モードへの移行時、上記エンジンの駆動トルクを漸次的に減少させると共に上記エンジンの駆動トルクの減少分だけ上記第２のモータの駆動トルクを漸次的に増加させ、上記エンジンの駆動トルクが実質的に０となったときの上記第２のモータの回転数に上記第１のモータの回転数を実質的に一致させて上記ロックアップクラッチを解放させる手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】第２の発明は、エンジンの出力軸とシングルピニオン式プラネタリギヤのサンギヤとの間に連結される第１のモータ、上記プラネタリギヤのリングギヤに連結される第２のモータ、上記プラネタリギヤのサンギヤとキャリアとを締結・解放するロックアップクラッチ、及び、上記プラネタリギヤのキャリアに連結され、複数段あるいは無段階に切り換え可能な変速比に応じて上記プラネタリギヤと駆動輪との間で変速及びトルク増幅を行なう動力変換機構を備えたハイブリッド車の制御装置であって、上記ロックアップクラッチを解放して上記エンジンによって上記第１のモータを発電機として駆動し、主として上記第２のモータの駆動力を走行駆動源とするシリーズ走行モードで上記ハイブリッド車を走行させる手段と、上記ロックアップクラッチを締結し、上記エンジンの駆動力に上記第２のモータの駆動力を加算して上記エンジン単独或いは上記エンジンと上記第２のモータとの双方の駆動力を走行駆動源とするパラレル走行モードで上記ハイブリッド車を走行させる手段と、上記シリーズ走行モードから上記パラレル走行モードへの移行時、上記第１のモータの回転数を上記動力変換機構の入力回転数に一致或いは実質的に一致させた上で上記エンジンの駆動トルクを実質的に０とし、上記ロックアップクラッチを締結させる手段と、上記パラレル走行モードから上記シリーズ走行モードへの移行時、上記エンジンの駆動トルクを漸次的に減少させると共に上記エンジンの駆動トルクの減少分だけ上記第２のモータの駆動トルクを漸次的に増加させ、上記エンジンの駆動トルクが実質的に０となったときの上記第２のモータの回転数に上記第１のモータの回転数を実質的に一致させて上記ロックアップクラッチを解放させる手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】すなわち、本発明では、ロックアップクラッチを解放し、エンジンの出力軸とプラネタリギヤのサンギヤとの間に連結される第１のモータをエンジンによって発電機として駆動し、プラネタリギヤのリングギヤに連結される第２のモータの駆動力を主として走行駆動源とするシリーズ走行モードと、ロックアップクラッチを締結してプラネタリギヤのサンギヤとキャリアとを結合し、サンギヤからのエンジンの駆動力にリングギヤからの第２のモータの駆動力を加算してキャリアから出力することで、エンジンの駆動力に第２のモータの駆動力を加算してエンジン単独或いはエンジンと第２のモータとの双方の駆動力を走行駆動源とするパラレル走行モードとを切り換えて走行することができる。そして、シリーズ走行モードからパラレル走行モードへ切り換える際には、第１のモータの回転数を第２のモータの回転数或いは動力変換機構の入力回転数に一致或いは実質的に一致させた上でエンジンの駆動トルクを実質的に０としてロックアップクラッチを締結させる。又、パラレル走行モードからシリーズ走行モードへ切り換える際には、エンジンの駆動トルクを漸次的に減少させると共にエンジンの駆動トルクの減少分だけ第２のモータの駆動トルクを漸次的に増加させ、エンジンの駆動トルクが実質的に０となったときの第２のモータの回転数に第１のモータの回転数を実質的に一致させてロックアップクラッチを解放させる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一実施の形態を説明する。図１〜図７は本発明の第１実施の形態に係わり、図１はシリーズ走行モードの制御ルーチンを示すフローチャート、図２はシリーズ走行モードからパラレル走行モードへの切換制御ルーチンを示すフローチャート、図３はパラレル走行モードの制御ルーチンを示すフローチャート、図４はパラレル走行モードからシリーズ走行モードへの切換制御ルーチンを示すフローチャート、図５は駆動制御系の構成を示す説明図、図６はＨＥＶ＿ＥＣＵを中心とする制御信号の流れを示す説明図、図７はエンジンとモータとのトルク分配を示す説明図である。
【００１２】本発明におけるハイブリッド車は、エンジンとモータとを併用する車両であり、図５に示すように、エンジン１と、エンジン１の起動及び発電・動力アシストを担うモータＡ（第１のモータ）と、エンジン１の出力軸１ａにモータＡを介して連結されるプラネタリギヤユニット３と、このプラネタリギヤユニット３の機能を制御し、発進・後進時の駆動力源になるとともに減速エネルギーの回収を担うモータＢ（第２のモータ）と、変速及びトルク増幅を行なって走行時の動力変換機能を担う動力変換機構４とを基本構成とする駆動系を備えている。
【００１３】詳細には、プラネタリギヤユニット３は、サンギヤ３ａ、このサンギヤ３ａに噛合するピニオンを回転自在に支持するキャリア３ｂ、ピニオンと噛合するリングギヤ３ｃを有するシングルピニオン式のプラネタリギヤであり、サンギヤ３ａとキャリア３ｂとを締結・解放するためのロックアップクラッチ２が併設されている。
【００１４】また、動力変換機構４としては、歯車列を組み合わせた変速機や流体トルクコンバータを用いた変速機等を用いることが可能であるが、入力軸４ａに軸支されるプライマリプーリ４ｂと出力軸４ｃに軸支されるセカンダリプーリ４ｄとの間に駆動ベルト４ｅを巻装してなるベルト式無段変速機（ＣＶＴ）を採用することが望ましく、本形態においては、以下、動力変換機構４をＣＶＴ４として説明する。
【００１５】すなわち、本発明におけるハイブリッド車の駆動系では、サンギヤ３ａとキャリア３ｂとの間にロックアップクラッチ２を介装したプラネタリギヤユニット３がエンジン１の出力軸１ａとＣＶＴ４の入力軸４ａとの間に配置されており、プラネタリギヤユニット３のサンギヤ３ａがエンジン１の出力軸１ａに一方のモータＡを介して結合されるとともにキャリア３ｂがＣＶＴ４の入力軸４ａに結合され、リングギヤ３ｃに他方のモータＢが連結されている。そして、ＣＶＴ４の出力軸４ｃに減速歯車列５を介してデファレンシャル機構６が連設され、このデファレンシャル機構６に駆動軸７を介して前輪或いは後輪の駆動輪８が連設されている。
【００１６】この場合、前述したようにエンジン１及びモータＡをプラネタリギヤユニット３のサンギヤ３ａへ結合するとともにリングギヤ３ｃにモータＢを結合してキャリア３ｂから出力を得るようにし、さらに、キャリア３ｂからの出力をＣＶＴ４によって変速及びトルク増幅して駆動輪８に伝達するようにしているため、２つのモータＡ，Ｂは発電と駆動力供給との両方に使用することができ、比較的小出力のモータを使用することができる。
【００１７】また、走行条件に応じてロックアップクラッチ２によりプラネタリギヤユニット３のサンギヤ３ａとキャリア３ｂとを結合することで、間に２つのモータＡ，Ｂが配置された、エンジン１からＣＶＴ４に至るエンジン直結の駆動軸を形成することができ、効率よくＣＶＴ４に駆動力を伝達し、或いは駆動輪８側からの制動力を利用することができる。
【００１８】尚、ロックアップクラッチ２の結合・解放時のプラネタリギヤユニット３を介したエンジン１及びモータＡ，Ｂのトルク伝達や発電による電気の流れについては、本出願人が先に提出した特願平１０−４０８０号に詳述されている。
【００１９】以上の駆動系は、７つの電子制御ユニット（ＥＣＵ）を多重通信系で結合したハイブリッド車の走行制御を行う制御系（ハイブリッド制御システム）によって制御されるようになっており、各ＥＣＵがマイクロコンピュータとマイクロコンピュータによって制御される機能回路とから構成されている。各ＥＣＵを結合する多重通信系としては、高速通信に対応可能な通信ネットワークを採用することが望ましく、例えば、車両の通信ネットワークとしてＩＳＯの標準プロトコルの一つであるＣＡＮ（Controller Area Network）等を採用することができる。
【００２０】具体的には、システム全体を統括するハイブリッドＥＣＵ（ＨＥＶ＿ＥＣＵ）２０を中心とし、モータＡを駆動制御するモータＡコントローラ２１、モータＢを駆動制御するモータＢコントローラ２２、エンジン１を制御するエンジンＥＣＵ（Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ）２３、ロックアップクラッチ２及びＣＶＴ４の制御を行うトランスミッションＥＣＵ（Ｔ／Ｍ＿ＥＣＵ）２４、バッテリ１０の電力管理を行うバッテリマネージメントユニット（ＢＡＴ＿ＭＵ）２５が第１の多重通信ライン３０でＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に結合され、ブレーキ制御を行うブレーキＥＣＵ（ＢＲＫ＿ＥＣＵ）２６が第２の多重通信ライン３１でＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に結合されている。
【００２１】ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０は、ハイブリッド制御システム全体の制御を行うものであり、ドライバの運転操作状況を検出するセンサ・スイッチ類、例えば、図示しないアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ（ＡＰＳ）１１、図示しないブレーキペダルの踏み込みによってＯＮするブレーキスイッチ１２、変速機のセレクト機構部１３の操作位置がＰレンジ又はＮレンジのときにＯＮし、Ｄレンジ，Ｒレンジ等の走行レンジにセットされているときにＯＦＦするインヒビタスイッチ１４等が接続されている。
【００２２】そして、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０では、各センサ・スイッチ類からの信号や各ＥＣＵから送信されたデータに基づいて必要な車両駆動トルクを演算して駆動系のトルク配分を決定し、図６に示すように、多重通信によって各ＥＣＵに制御指令を送信する。
【００２３】尚、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０には、車速、エンジン回転数、バッテリ充電状態等の車両の運転状態を表示する各種メータ類や、異常発生時に運転者に警告するためのウォーニングランプ等からなる表示器２７が接続されている。この表示器２７は、Ｔ／Ｍ＿ＥＣＵ２４にも接続されており、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に異常が発生したとき、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に代ってＴ／Ｍ＿ＥＣＵ２４が異常時制御を行い、表示器２７に異常表示を行う。
【００２４】一方、モータＡコントローラ２１は、モータＡを駆動するためのインバータを備えるものであり、基本的に、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０から多重通信によって送信されるサーボＯＮ／ＯＦＦ指令や回転数指令によってモータＡの定回転数制御を行う。また、モータＡコントローラ２１からは、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に対し、モータＡのトルク、回転数、及び電流値等をフィードバックして送信し、更に、トルク制限要求や電圧値等のデータを送信する。
【００２５】モータＢコントローラ２２は、モータＢを駆動するためのインバータを備えるものであり、基本的に、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０から多重通信によって送信されるサーボＯＮ／ＯＦＦ（正転、逆転を含む）指令やトルク指令（力行、回生）によってモータＢの定トルク制御を行う。また、モータＢコントローラ２２からは、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に対し、モータＢのトルク、回転数、及び電流値等をフィードバックして送信し、更に、電圧値等のデータを送信する。
【００２６】Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３は、基本的にエンジン１のトルク制御を行うものであり、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０から多重通信によって送信される正負のトルク指令、燃料カット指令、エアコンＯＮ／ＯＦＦ許可指令等の制御指令、及び、実トルクフィードバックデータ、車速、インヒビタスイッチ１４による変速セレクト位置（Ｐ，Ｎレンジ等）、ＡＰＳ１１の信号によるアクセル全開データやアクセル全閉データ、ブレーキスイッチ１２のＯＮ，ＯＦＦ状態、ＡＢＳを含むブレーキ作動状態等に基づいて、図示しないインジェクタからの燃料噴射量、ＥＴＣ（電動スロットル弁）によるスロットル開度、Ａ／Ｃ（エアコン）等の補機類のパワー補正学習、燃料カット等を制御する。
【００２７】また、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３では、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に対し、エンジン１の制御トルク値、燃料カットの実施、燃料噴射量に対する全開増量補正の実施、エアコンのＯＮ，ＯＦＦ状態、図示しないアイドルスイッチによるスロットル弁全閉データ等をＨＥＶ＿ＥＣＵ２０にフィードバックして送信すると共に、エンジン１の暖機要求等を送信する。
【００２８】Ｔ／Ｍ＿ＥＣＵ２４は、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０から多重通信によって送信されるＣＶＴ４の目標プライマリ回転数、ＣＶＴ入力トルク指示、ロックアップ要求等の制御指令、及び、Ｅ／Ｇ回転数、アクセル開度、インヒビタスイッチ１４による変速セレクト位置、ブレーキスイッチ１２のＯＮ，ＯＦＦ状態、エアコン切替許可、ＡＢＳを含むブレーキ作動状態、アイドルスイッチによるエンジン１のスロットル弁全閉データ等の情報に基づいて、ロックアップクラッチ２の締結・解放を制御すると共にＣＶＴ４の変速比を制御する。
【００２９】また、Ｔ／Ｍ＿ＥＣＵ２４からは、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に対し、車速、入力制限トルク、ＣＶＴ４のプライマリ回転数及びセカンダリプーリ回転数、ロックアップ完了、インヒビタスイッチ１４に対応する変速状態等のデータをフィードバックして送信すると共に、ＣＶＴ４の油量をアップさせるためのＥ／Ｇ回転数アップ要求、低温始動要求等を送信する。
【００３０】ＢＡＴ＿ＭＵ２５は、いわゆる電力管理ユニットであり、バッテリ１０を管理する上での各種制御、すなわち、バッテリ１０の充放電制御、ファン制御、外部充電制御等を行い、バッテリ１０の残存容量、電圧、電流制限値等のデータや外部充電中を示すデータを多重通信によってＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に送信する。また、外部充電を行う場合には、コンタクタ９を切り換えてバッテリ１０とモータＡコントローラ２１及びモータＢコントローラ２２とを切り離す。
【００３１】ＢＲＫ＿ＥＣＵ２６は、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０から多重通信によって送信される回生可能量、回生トルクフィードバック等の情報に基づいて、必要な制動力を演算し、ブレーキ系統の油圧を制御するものであり、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０に対し、回生量指令（トルク指令）、車速、油圧、ＡＢＳを含むブレーキ作動状態等をフィードバックして送信する。
【００３２】以上のハイブリッド制御システムによって制御されるハイブリッド車の走行モードは、トランスミッション入力軸から見た場合、以下に示す３つの基本モードに大別することができ、走行状況に応じて各走行モードの状態遷移が繰り返される。
（１）シリーズ（シリーズ＆パラレル）走行モード要求駆動力が小さいとき、ロックアップクラッチ２を解放し、エンジン１によってモータＡを発電機として駆動し、主としてモータＢで走行する。このとき、エンジン１の駆動力の一部がプラネタリギヤユニット３のサンギヤ３ａに入力され、リングギヤ３ｃのモータＢの駆動力と合成されてキャリア３ｂから出力される。
（２）パラレル走行モード要求駆動力が大きいとき、ロックアップクラッチ２を締結してプラネタリギヤユニット３のサンギヤ３ａとキャリア３ｂとを結合し、エンジン１の駆動力にリングギヤ３ｃからモータＢの駆動力を加算してキャリア３ｂから出力し、エンジン１単独或いはエンジン１とモータＢとの双方のトルクを用いて走行する。
（３）制動力回生モード減速時、ブレーキ制御と協調しながらモータＢで制動力を回生する。すなわち、プレーキペダルの踏み込み量に応じたブレーキトルクをモータＢによる回生トルクとブレーキ機構による制動トルクとで協調して分担し、回生制動を行う。
【００３３】以下、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０によるシリーズ走行モードとパラレル走行モードとの各制御、及び、シリーズ走行モードとパラレル走行モードとの間の切換制御について、図１〜図４のフローチャートを用いて説明する。
【００３４】図１はシリーズ走行モードにおける制御ルーチンであり、ステップS101で多重通信によりモータＡコントローラ２１にモータＡを所定回転数で定速運転させるための回転数指令を与えると、ステップS102でＡＰＳ１１の出力に基づくアクセルペダル踏み込み量から車両駆動トルクＴａｌｌを算出する。
【００３５】次いで、ステップS103へ進み、プラネタリギヤユニット３のプラネタリギヤ比（プラネタリ比：定数Ｋ）を用い、以下の(1),(2)式に従ってリングギヤ側のトルクＴｒとサンギヤ側のトルクＴｓとを算出すると、ステップS104でリングギヤ３ｃに連結されるモータＢの必要電力Ｗｂを、モータＢの回転数とリングギヤ側のトルクＴｒとから算出する。
Ｔｒ＝Ｔａｌｌ×（１−Ｋ）／Ｋ …(1)Ｔｓ＝Ｔａｌｌ×Ｋ …(2)【００３６】続くステップS105では、バッテリ１０の残存容量から所定の充電電力Ｗａを算出し、ステップS106でモータＢの必要電力Ｗｂとバッテリ１０の充電電力ＷａとモータＡの回転数とから発電のためのトルクＴｂａｔを算出する。そして、ステップS107で、以下の(3)式に示すように、サンギヤ側のトルクＴｓと発電トルクＴｂａｔとを加算してエンジン１の駆動トルクＴｅｇを算出する。
Ｔｅｇ＝Ｔｓ＋Ｔｂａｔ …(3)【００３７】その後、ステップS108へ進み、モータＡの発電力とエンジン１の出力特性とから、上述のステップS107で算出した駆動トルクＴｅｇをエンジン１から出力可能か否かを調べ、駆動トルクＴｅｇを出力困難な場合、モータＡの回転数を変更してモータＡコントローラ２１へ新たな回転数指令を与え、再度、モータＢの必要電力Ｗｂとバッテリ１０の充電電力ＷａとモータＡの回転数とから発電トルクＴｂａｔを算出し、この発電トルクＴｂａｔとサンギヤ側のトルクＴｓとを加算してエンジン１の駆動トルクＴｅｇを算出する。
【００３８】そして、ステップS109でリングギヤ側のトルクＴｒをモータＢのトルクとして多重通信によりモータＢコントローラ２２にトルク指令を与え、ステップS110で多重通信によりＥ／Ｇ＿ＥＣＵ２３に駆動トルクＴｅｇのトルク指令を与えてステップS111へ進む。
【００３９】ステップS111では、モータＡコントローラ２１、モータＢコントローラ２２、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３からの各フィードバック値に基づいて算出される車両駆動トルクのフィードバック値により、モータＢによる走行を制御してルーチンを抜ける。
【００４０】すなわち、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０では、モータＡコントローラ２１から受信したモータＡの発電用トルクフィードバック値Ｔａ’と、モータＢコントローラ２２から受信したモータＢのトルクフィードバック値Ｔｂ’に基づくモータＢのトルクの反力（Ｔｂ’×Ｋ（１−Ｋ））とを加算してＥ／Ｇ＿ＥＣＵ２３へフィードバックし、Ｅ／Ｇ＿ＥＣＵ２３では、ＨＥＶ＿ＥＣＵ２０からのトルク指令値Ｔｅｇとフィードバック値（Ｔａ’＋Ｔｂ’×Ｋ／（１−Ｋ））との差分を学習してエンジン１の制御を行う。
【００４１】そして、モータＢのトルクフィードバック値Ｔｂ’に、エンジン１のトルクフィードバック値Ｔｅｇ’とモータＡのトルクフィードバック値Ｔａ’との差を加算して車両駆動トルクのフィードバック値とし、この車両駆動トルクのフィードバック値（Ｔｂ’＋Ｔｅｇ’−Ｔａ’）に基づいてモータＢによる走行制御を行う。
【００４２】これにより、要求駆動力が小さい低負荷のシリーズ走行モードでは、エンジン１とモータＡとでモータＢの反力を支えながらモータＢの駆動によるバッテリ１０の消費電力を補充することができ、安定した定トルク走行を確保することができる。
【００４３】以上のシリーズ走行モードでの走行中、アクセルペダルが踏み込まれて要求駆動トルクが大きくなると、シリーズ走行モードからパラレル走行モードへ移行する。
【００４４】シリーズ走行モードからパラレル走行モードへの移行は、図２の切換制御ルーチンによって行われ、モータＢの回転数とモータＡの回転数とを合わせた上でエンジン１のトルクを０とし、ロックアップクラッチ２を締結する。
【００４５】具体的には、先ず、ステップS201でモータＢコントローラ２２からフィードバック送信された回転数データによってモータＢの回転数Ｎｂを検出し、ステップS202でモータＡの回転数ＮａをモータＢの回転数Ｎｂに合わせるべく多重通信によりモータＡコントローラ２１に回転数指令を与える。
【００４６】続くステップS203では、モータＡコントローラ２１からフィードバック送信された回転数データによってモータＡの実回転数Ｎａを検出し、ステップS204でモータＡの実回転数ＮａがモータＢの回転数Ｎｂに等しくなったか否かを調べる。その結果、Ｎａ≠Ｎｂのときには、ステップS204から前述のステップS201へ戻ってモータＡの回転数をモータＢの回転数に一致させる処理を繰り返す。
【００４７】そして、ステップS204でモータＡの回転数ＮａとモータＢの回転数Ｎｂが等しくなると、ステップS204からステップS205へ進んで多重通信によりＥ／Ｇ＿ＥＣＵ２３へエンジン１のトルクＴｅｇを０とするトルク指令を与え、また、ステップS206で多重通信によりＴ／Ｍ＿ＥＣＵ２４へロックアップクラッチ２を締結する指令を与え、パラレル走行モードに移行する。
【００４８】すなわち、シリーズ走行モードからパラレル走行モードへ移行させる場合には、モータＡの回転数ＮａをモータＢの回転数Ｎｂに一致させた後、エンジン１の駆動トルクを実質的に０としてロックアップクラッチ２を締結させるため、回転変動やトルク変動を防止して円滑な切り換えとすることができ、運転者に違和感を与えることがない。
【００４９】次に、パラレル走行モードでは、図３の制御ルーチンによってエンジン１とモータＢとのトルク配分が決定され、エンジン１のみによる走行或いはエンジン１をモータＢによってアシストするアシスト走行が行われる。
【００５０】このパラレル走行の制御ルーチンでは、ロックアップクラッチ２を締結してシリーズ走行モードから移行したとき、先ずステップS301でモータＡのトルクを０とするトルク０指令を多重通信によってモータＡコントローラ２１に与える。
【００５１】すなわち、パラレル走行モードでは、ロックアップクラッチ２を締結してプラネタリギヤユニット３のサンギヤ３ａとキャリア３ｂとを結合し、サンギヤ３ａからのエンジン１の駆動力にリングギヤ３ｃからのモータＢの駆動力を加算してキャリア３ｂから出力するため、エンジン１及びモータＢの出力トルクをそのまま駆動輪側に伝達するには、モータＡの回転数を出来なりに合わせなければならず、制御が困難である。この場合、モータＡをシリーズ走行モードでの回転数制御のままとすると、モータＡによって駆動トルクが吸収されてしまい、一方、モータＡの回転数制御を止めると、鉄損によりエンジン１及びモータＢの出力トルクが減じられる。
【００５２】いずれにしてもモータＡがシリーズ走行モードの回転数制御のままでは、パラレル走行モードにおいて車両駆動トルクの制御が困難であるため、パラレル走行モードでは、モータＡを回転数制御しているモータＡコントローラ２１にトルク０指令を与えることで、モータＡを弱め界磁等によってトルク０とし、エンジン１の出力トルクとモータＢの出力トルクとを損失無くＣＶＴ４に入力する。
【００５３】そして、モータＡをトルク０で運転した後、ステップS302へ進んでＡＰＳ１１の出力に基づくアクセルペダル踏み込み量から車両駆動トルクＴａｌｌを算出し、ステップS303でバッテリ１０の残存容量が所定値以上か否かを調べる。その結果、バッテリ１０の残存容量が所定値より小さい場合には、ステップS304へ進んでスロットル開度に応じてエンジン１のみの走行を行うべく、多重通信によりＥ／Ｇ＿ＥＣＵ２３へ所定のトルク指令を与え、ステップS310へ進む。
【００５４】一方、ステップS303においてバッテリ１０の残存容量が所定値以上の場合には、ステップS303からステップS305へ進んでエンジン１のスロットル開度とＣＶＴ４のプライマリ回転数とからエンジン最大出力トルクＴｅｇｍａｘを算出する。そして、ステップS306で車両駆動トルクＴａｌｌとエンジン最大出力トルクＴｅｇｍａｘとの差分ΔＴを算出し（ΔＴ＝Ｔａｌｌ−Ｔｅｇｍａｘ）、ステップS307で差分ΔＴをモータＢの駆動トルクＴｂとする（Ｔｂ＝ΔＴ）。
【００５５】すなわち、パラレル走行モードでは、図７に示すように、エンジン１の等スロットル開度曲線から定まる最大出力トルクＴｅｇｍａｘとモータＢの最大駆動トルクとによって車両全体の仮想最大出力特性が定まり、要求車両駆動トルクＴａｌｌがエンジン１の最大出力トルクＴｅｇｍａｘよりも大きい場合、その分のトルクをモータＢによってアシストすべく、（Ｔａｌｌ−Ｔｅｇｍａｘ）をモータＢの駆動トルクとする。
【００５６】その後、ステップS308で多重通信によりＥ／Ｇ＿ＥＣＵ２３にエンジン最大出力トルクＴｅｇｍａｘのトルク指令を与えると共に、ステップS309で多重通信によりモータＢコントローラ２２に駆動トルクＴｂのトルク指令を与え、ステップS310でモータＢコントローラ２２から受信したモータＢのトルクフィードバック値Ｔｂ’とＥ／Ｇ＿ＥＣＵ２３から受信したエンジン１のトルクフィードバック値Ｔｅｇ’とを加算した値（Ｔｂ’＋Ｔｅｇ’）を車両駆動トルクのフィードバック値として走行制御を行い、ルーチンを抜ける。
【００５７】このパラレル走行モードでは、モータＡを回転数制御からトルク制御へと本格的に切り換えることなく、簡単な指令と限定された定トルク制御でエンジン１及びモータＢの出力トルクを損失無く駆動輪側に伝達することができ、車両駆動トルクを容易に制御することができる。
【００５８】次に、パラレル走行モードからシリーズ走行モードへの移行は、図４の切換制御ルーチンによって行われる。このルーチンでは、エンジン１のトルクを徐々に小さくして、その分のトルクをモータＢから出力するようにし、エンジン１のトルクが０になったとき、モータＡのトルク０指令を解除してモータＡの回転数をモータＢの回転数に合わせ、ロックアップクラッチ２を解放する。
【００５９】すなわち、先ず、ステップS401で、エンジン駆動トルクＴｅｇを所定比率ｎ分だけ減少させたトルク値Ｔｅｇ（Ｔｅｇ＝Ｔｅｇ−Ｔｅｇ／ｎ）のトルク指令を多重通信によってＥ／Ｇ＿ＥＣＵ２３に与え、次に、ステップS402で、エンジン駆動トルクの減少分Ｔｅｇ／ｎを現在のモータＢの駆動トルクＴｂに加算してモータＢの新たな駆動トルクＴｂとし（Ｔｂ＋Ｔｂ／ｎ）を、この新たな駆動トルクＴｂのトルク指令を多重通信によりモータＢコントローラ２２に与える。
【００６０】そして、ステップS403でエンジン駆動トルクＴｅｇが０になったか否かを調べ、その結果、Ｔｅｇ≠０のときには、ステップS403から前述のステップS401へ戻ってエンジン１のトルクを所定量減少させてモータＢのトルクを所定量増加させる処理を繰り返す。
【００６１】その後、ステップS403でエンジン駆動トルクＴｅｇが０になると、ステップS404へ進んでモータＢの回転数Ｎｂを検出し、ステップS405でモータＡコントローラ２１へのモータＡに対するトルク０指令を解除してモータＡの回転数ＮａをモータＢの回転数Ｎｂと同じ回転数とするべく、モータＡコントローラ２１に回転数指令を与える。そして、ステップS406で多重通信によりＴ／Ｍ＿ＥＣＵ２４へロックアップクラッチ２を解放させる指令を与えてルーチンを抜ける。
【００６２】すなわち、パラレル走行モードからシリーズ走行モードへの移行では、モータＡの回転数とモータＢの回転数とを合わせてロックアップクラッチ２を解放する前に、エンジン１のトルクを徐々に０に近づけ、その分のトルクをモータＢから出力するようにしているため、回転変動やトルク変動を生じることなくパラレル走行モードからシリーズ走行モードへ移行させることができ、運転フィーリングの悪化を防止することができる。
【００６３】又、図８に本発明の第２実施の形態によるシリーズ走行モードからパラレル走行モードへの切換制御ルーチンを示す。通常制御では、シリーズ走行モードでのエンジン１、両モータＡ，Ｂ全体での効率が低下したとき、パラレル走行モードへ移行する処理が行われるが、このときのクラッチ締結タイミングが遅れると、実際にクラッチが締結された時点では、既に運転条件が変わってしまい、エンジン１、両モータＡ，Ｂを最も効率の良い領域で切換動作させることができず、燃費が悪化してしまう不都合が生じる。
【００６４】そのため、本実施の形態では、モータＢの回転数ＮｂがモータＡの回転数Ｎａに完全に一致するまで待たずに、この両モータＡ，Ｂの差回転が設定範囲に収束したとき、すなわち、両回転数Ｎａ，Ｎｂがロックアップクラッチ２締結時に回転変動やトルク変動が生じない実質的に一致と見なされたとき、エンジン１のトルクを０とし、ロックアップクラッチ２を締結させることで、ロックアップクラッチ２の締結タイミングの適正化を図るようにしたものである。
【００６５】すなわち、本実施の形態では、ステップS501〜S503までは、第１実施の形態と同様の処理を行い、続いて、ステップS504へ進み、モータＡの回転数ＮａとモータＢの回転数Ｎｂとの差回転の絶対値｜Ｎａ−Ｎｂ｜が設定値ＫNに以下となったか否かを調べ、｜Ｎａ−Ｎｂ｜＞ＫNのときには、ステップS501へ戻り、モータＡの回転数ＮａとモータＢの回転数Ｎｂとの差回転が設定値ＫN以下となるまで処理を繰り返す。尚、設定値ＫNは、モータＡ，Ｂの回転数Ｎａ，Ｎｂが実質的に一致すると見なされる範囲であり、走行実験、或いはシュミュレーション等により求めたものである。
【００６６】そして、｜Ｎａ−Ｎｂ｜≦ＫN、すなわちモータＡとモータＢとの回転数Ｎａ，Ｎｂが実施的に一致したと見なされたとき、両回転数Ｎａ，Ｎｂが完全に一致するのを待たずに、ステップS504からステップS505,S506へ進み、第１実施の形態のステップS205,S206と同様の処理を行う。
【００６７】このように、本実施の形態では、両モータＡ，Ｂの差回転が設定値ＫNの範囲に収束した時点で、ロックアップクラッチ２を締結させるようにしたので、クラッチ締結タイミングが適正化され、エンジン１、両モータＡ，Ｂを最も効率の良い領域で切換動作させることができ、燃費が向上する。
【００６８】又、図９に本発明の第３実施の形態によるシリーズ走行モードからパラレル走行モードへの切換制御ルーチンを示す。本実施の形態では、シリーズ走行モードからパラレル走行モードへ移行する際に、モータＡの回転数ＮａをＣＶＴ４の入力回転数であるプライマリ回転数Ｎｐに一致させた後、エンジン１の駆動トルクを実質的に０としてロックアップクラッチ２を締結させるようにしたものである。
【００６９】すなわち、先ず、ステップS601で、Ｔ／Ｍ＿ＥＣＵ２４からフィードバック送信されたプライマリプーリ４ｂの回転数データに基づきプライマリ回転数Ｎｐを検出し、ステップS602でモータＡの回転数Ｎａをプライマリ回転数Ｎｐに合わせるべくモータＡコントローラ２１に回転数指令を与える。
【００７０】続くステップS602では、モータＡコントローラ２１からフィードバック送信された回転数データによってモータＡの実回転数Ｎａを検出し、ステップS604でモータＡの実回転数Ｎａがプライマリ回転数Ｎｐに等しくなったか否かを調べ、Ｎａ≠Ｎｐのときには、ステップS601へ戻り、モータＡの回転数Ｎａをプライマリ回転数Ｎｐに一致させる処理を繰り返す。
【００７１】そして、ステップS604でモータＡの回転数Ｎａとプライマリ回転数Ｎｐとが等しくなったとき、ステップS605,S606へ進み、第１実施の形態のステップS205,S206と同様の処理を行う。
【００７２】このように、本実施の形態では、ロックアップクラッチ２の入力側回転数であるモータＡの回転数Ｎａがロックアップクラッチ２の出力側でプラネタリギヤ３のキャリヤ３ｂに連結するプライマリ回転数Ｎｐに一致したとき、ロックアップクラッチ２を締結するようにしたので、モータＡとプラネタリギヤ３のキャリヤ３ｂとリングギヤ３ｃを介したモータＢの回転数Ｎａ，Ｎｂが一致したときにロックアップクラッチ２締結させる第１実施の形態に比し、クラッチ締結時のショックがより一層軽減される。
【００７３】又、図１０に本発明の第４実施の形態によるシリーズ走行モードからパラレル走行モードへの切換制御ルーチンを示す。上述した第３実施の形態では、モータＡの回転数Ｎａがプライマリ回転数Ｎｐに一致したとき、ロックアップクラッチ２を締結させるようにしたが、本実施の形態では、モータＡの回転数Ｎａとプライマリ回転数Ｎｐとがロックアップクラッチ３締結時に回転変動やトルク変動が生じない実質的に一致と見なされたとき、ロックアップクラッチ２を締結させるようにしたもである。
【００７４】従って、本実施の形態では、ステップS701,S702,S703で、上述した第３実施の形態のステップS601,S602,S603と同様の処理を行った後、ステップS704へ進み、モータＡの回転数Ｎａとプライマリ回転数Ｎｐとの差回転の絶対値｜Ｎａ−Ｎｐ｜が設定値ＫN以下となったか否かを調べ、｜Ｎａ−Ｎｐ｜＞ＫNのときには、ステップS701へ戻り、モータＡの回転数Ｎａとプライマリ回転数Ｎｐとの差回転が設定値ＫN以下となるまで処理を繰り返す。
【００７５】そして、｜Ｎａ−Ｎｐ｜≦ＫN、すなわちモータＡの回転数Ｎａとプライマリプーリ回転数Ｎｐとが実質的に一致したと見なされたとき、両回転数Ｎａ，Ｎｐが完全に一致するのを待たずに、ステップS704からステップS705,S706へ進み、第３実施の形態のステップS605,S606と同様の処理を行う。
【００７６】このように、本実施の形態では、モータＡの回転数Ｎａとプライマリ回転数Ｎｐとが一致する時期を待たずに、その両回転数Ｎａ，Ｎｐの差回転が設定値ＫNの範囲に収まった時点で、ロックアップクラッチ２を締結させるようにしたので、クラッチ締結タイミングが改善され、エンジン１、両モータＡ，Ｂを最も効率の良い領域で切換動作させることができ、クラッチ締結時のショックを軽減し、且つ燃費の向上を図ることができる。
【００７７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シリーズ走行モードからパラレル走行モードへ切り換える際には、エンジンの出力軸とプラネタリギヤのサンギヤとの間に連結される第１のモータの回転数を、プラネタリギヤのリングギヤに連結される第２のモータの回転数に一致させた上でエンジンの駆動トルクを実質的に０としてロックアップクラッチを締結させ、パラレル走行モードからシリーズ走行モードへ切り換える際には、エンジンの駆動トルクを漸次的に減少させると共にエンジンの駆動トルクの減少分だけ第２のモータの駆動トルクを漸次的に増加させ、エンジンの駆動トルクが実質的に０となったときの第２のモータの回転数に第１のモータの回転数を実質的に一致させてロックアップクラッチを解放させるため、ロックアップクラッチの締結・解放に伴う回転変動やトルク変動を防止することができ、運転フィーリングを悪化させることなく円滑な走行を実現することができる等優れた効果が得られる。
【００７８】この場合、シリーズ走行モードからパラレル走行モードへ切り換える際に、第１のモータの回転数が、第２のモータの回転数に一致する時期を待たず、実質的に一致した時点でロックアップクラッチを締結させるようにすれば、クラッチ締結タイミングが適正化され、エンジン及び両モータを最も効率の良い領域で切換動作させることができ、燃費を向上させることができる。
【００７９】更に、第２のモータの回転数に代えて、プラネタリギヤのキャリヤに連結される動力変換機構の入力回転数を読込み、この入力回転数に第１のモータの回転数が一致し、或いは実施的に一致したときロックアップクラッチを締結させるようにすれば、クラッチ締結時のショックをより一層低減させることができる。
【出願人】 【識別番号】０００００５３４８
【氏名又は名称】富士重工業株式会社
【出願日】 平成１１年４月１２日（１９９９．４．１２）
【代理人】 【識別番号】１０００７６２３３
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 進
【公開番号】 特開２０００−２１７２０４（Ｐ２０００−２１７２０４Ａ）
【公開日】 平成１２年８月４日（２０００．８．４）
【出願番号】 特願平１１−１０４４８２