JP2007168679A

JP2007168679A - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP2007168679A
Application number: JP2005371260A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamanaka; 剛山中
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】車両減速時に安定したエンジン駆動状態を確保可能なハイブリッド車両の制御装置を提供すること。
【解決手段】複数の走行モードを備えたハイブリッド車両の制御装置において、エンジンクラッチを締結した固定変速比モード時に車速が減速していると判断されたときは前記エンジンクラッチを開放し、車両停止後にシリーズモードに遷移することとした。
【選択図】図８

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、特に固定変速比モードと自由変速比モードを備えたハイブリッド車両のモード遷移制御に関する。

従来、共線図上に６つの入出力要素が配列される遊星歯車機構を構成し、前記入出力要素にエンジンからの入力、駆動系統への出力、第１モータジェネレータ、第２モータジェネレータとを連結したハイブリッド駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド駆動装置には、変速比を無段階に制御可能な無段変速比モードと、変速機ケース等に回転要素を固定するブレーキにより固定変速比に制御する固定変速比モードを備え、走行状態に応じて適宜最適な走行モードを達成している。
特開２００４−１５０６２７号公報

上記従来技術では、車両減速時に下記にしめす問題があった。
問題１）固定変速比モード中に減速した場合、エンジンとモータジェネレータを分離しているモータジェネレータクラッチの締結を行ってから、エンジンと車軸を締結しているエンジンクラッチの開放を行うと、減速開始からエンジンクラッチの開放までに時間がかかり、その間に車両が減速するため、エンジン回転数が低下しエンジントルクに脈動が生じ車両の駆動力が不安定になるといった問題や、エンジンが回転停止するという問題がある。
問題２）自由変速比モードで走行を行っている場合や、自由変速比モードから固定変速比モードへ遷移している最中に車両が急減速を行った場合、固定変速比モードを解して発進モードへ遷移を行う場合、遷移時間が不足し、発進モードに遷移が完了しない場合や、遷移が完了したとしても、上記問題１と同様、エンジン回転数低下に伴うエンジントルクに脈動が生じ、減速時に車両駆動力が不安定になるといった問題が生じる。
問題３）自由変速費モードのまま車両停止を行うと、再発進の際に最大車両駆動力が低下するため、加速性能が低下するという問題が生じる。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、車両減速時に安定したエンジン駆動状態を確保可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド車両の制御装置では、エンジンと、第１モータジェネレータと、第２モータジェネレータと、駆動輪に連結された出力軸との間で駆動力を合成分配する遊星歯車機構と、前記エンジンと前記遊星歯車機構とを断接するエンジンクラッチと、前記第１モータジェネレータと前記遊星歯車機構とを断接するモータジェネレータクラッチと、前記エンジンと前記第１モータジェネレータとを直結するシリーズクラッチと、前記遊星歯車機構の回転要素を固定し、固定変速比を達成するブレーキと、固定変速比で走行する固定変速比モードと、変速比を無段階に変更可能な自由変速比モードと、前記エンジンクラッチと前記モータジェネレータクラッチを開放し、前記シリーズクラッチを締結した状態で前記遊星歯車機構から切り離し、第２モータジェネレータにより走行するシリーズモードと、を有し、走行状態に基づいて前記エンジン、モータジェネレータ、クラッチ及びブレーキの状態を制御することで各モードを達成する制御手段と、を備えたハイブリッド車両の制御装置において、車速を検出する車速検出手段を設け、前記制御手段は、前記エンジンクラッチを締結した固定変速比モード時に前記車速が減速していると判断されたときは前記エンジンクラッチを開放し、車両停止後に前記シリーズモードに遷移することを特徴とする。

よって、固定変速比モードにおいて減速によりエンジン回転数が押し下げられたとしても、エンジン回転数の低下やエンジンストールを防止することができる。

以下、本発明の車両の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、本発明をハイブリッド車両に適用した実施例１について、ハイブリッド車両の駆動系の構成を説明する。

図１は実施例１のハイブリッド車両の駆動系を示す全体システム図である。実施例１のハイブリッド車両の駆動系は、図１に示すように、エンジンＥと、第１モータジェネレータMG1と、第２モータジェネレータMG2と、出力軸OUTと、これらの入出力要素Ｅ，MG1，MG2，OUTが連結される差動装置と、選択された走行モードに応じて後述する油圧制御装置５からの制御油圧により締結・解放が制御される摩擦締結要素（ローブレーキLB、ハイクラッチHC、ハイローブレーキHLB）と、エンジンクラッチEC（第１クラッチ）と、モータジェネレータクラッチMGCと、シリーズクラッチSCと、を備えている。

前記エンジンＥは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、後述するエンジンコントローラ１からの制御指令に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度などが制御される。

前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2は、永久磁石を埋設したロータと、ステータコイルが巻き付けられたステータと、を有する同期型モータジェネレータであり、後述するモータコントローラ２からの制御指令に基づいて、インバータ３により作り出された三相交流をそれぞれのステータコイルに印加することにより独立に制御される。

前記差動装置としての第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3は、何れも２自由度３要素のシングルピニオン型遊星歯車である。前記第１遊星歯車PG1は、第１サンギヤS1と、第１ピニオンP1を支持する第１ピニオンキャリアPC1と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギヤR1と、によって構成されている。前記第２遊星歯車PG2は、第２サンギヤS2と、第２ピニオンP2を支持する第２ピニオンキャリアPC2と、第２ピニオンP2に噛み合う第２リングギヤR2と、によって構成されている。前記第３遊星歯車PG3は、第３サンギヤS3と、第３ピニオンP3を支持する第３ピニオンキャリアPC3と、第３ピニオンP3に噛み合う第３リングギヤR3と、によって構成されている。

前記第１サンギヤS1と前記第２サンギヤS2とは第１回転メンバM1により直結され、前記第１リングギヤR1と第３サンギヤS3とは第２回転メンバM2により直結され、前記第２ピニオンキャリアPC2と前記第３リングギヤR3とは第３回転メンバM3により直結される。したがって、３組の遊星歯車PG1,PG2,PG3は、第１回転メンバM1と第２回転メンバM2と第３回転メンバM3と第１ピニオンキャリアPC1と第２リングギヤR2と第３ピニオンキャリアPC3との６つの回転要素を有する。

前記差動装置の６つの回転要素に対する動力源Ｅ,MG1,MG2と出力軸OUTと各係合要素LB,HC,HLB,EC,SC,MGCの連結関係について説明する。
前記第１回転メンバM1（S1,S2）には、第２モータジェネレータMG2が連結されている。
前記第２回転メンバM2（R1,R3）には、入出力要素の何れにも連結されていない。
前記第３回転メンバM3（PC2,R3）には、エンジンクラッチECと第１オイルポンプOP1を介してエンジンＥが連結されている。
前記第１ピニオンキャリアPC1には、ハイクラッチHCを介して第２モータジェネレータMG2が連結されている。また、ローブレーキLBを介して変速機ケースTCに連結されている。
前記第２リングギヤR2には、モータジェネレータクラッチMGCを介して第１モータジェネレータMG1が連結されている。また、ハイローブレーキHLBを介して変速機ケースTCに連結されている。
前記第３ピニオンキャリアPC3には、出力軸OUTが連結されている。なお、出力軸OUTからは、図外のプロペラシャフトやディファレンシャルやドライブシャフトを介して左右の駆動輪に駆動力が伝達される。
なお、前記第１モータジェネレータMG1とは、シリーズクラッチSCを介して連結されている。

上記連結関係により、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(R2)、エンジンＥ(PC2,R3)、出力軸OUT(PC3)、第２モータジェネレータMG2(S1,S2)の順に配列され、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（第１遊星歯車PG1のレバー(1)、第２遊星歯車PG2のレバー(2)、第３遊星歯車PG3のレバー(3)）を導入することができる。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、キャリア、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基づく共線図レバー比（α、β、δ）になるように配置したものである。

前記ローブレーキLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図２の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸より外側位置に配置され、図２及び図３の共線図に示すように、締結によりロー側変速比を分担する「ローギヤ固定変速比モード」と「ロー側無段変速モード」を実現する。

前記ハイクラッチHCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図２の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸と一致する位置に配置され、図２及び図３の共線図に示すように、締結によりハイ側変速比を分担する「２速固定変速比モード」と「ハイ側無段変速モード」と「ハイギヤ固定変速比モード」を実現する。

前記ハイローブレーキHLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、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、図２及び図３の共線図に示すように、ローブレーキLBと共に締結することにより変速比をアンダードライブ側の「ローギヤ固定変速比モード」とし、ハイクラッチHCと共に締結することにより変速比をオーバードライブ側の「ハイギヤ固定変速比モード」とする。

前記エンジンクラッチECは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図２の共線図上において、エンジンＥとの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結によりエンジンＥの回転とトルクを、エンジン入力回転要素である第３回転メンバM3（PC2,R3）に入力する。

前記シリーズクラッチSCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図２の共線図上において、エンジンＥと第１モータジェネレータMG1とを連結する位置に配置され、締結によりエンジンＥと第１モータジェネレータMG1とを連結する。

前記モータジェネレータクラッチMGCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図４の共線図上において、第１モータジェネレータMG1と第２リングギヤR2を連結する位置に配置され、第１モータジェネレータMG1と第２リングギヤR2との締結解除を行う。

次に、ハイブリッド車両の制御系を説明する。
実施例１におけるハイブリッド車両の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、高電圧バッテリ４と、油圧制御装置５と、統合コントローラ６と、アクセル開度センサ７と、車速センサ８と、エンジン回転数センサ９と、第１モータジェネレータ回転数センサ１０と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１と、第３リングギヤ回転数センサ１２と、昇圧DC/DCコンバータ１３と、から構成されている。

前記エンジンコントローラ１は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APとエンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neを入力する統合コントローラ６からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（Ne,Te）を制御する指令を、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。

前記モータコントローラ２は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ１０、１１からのモータジェネレータ回転数N1,N2を入力する統合コントローラ６からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、第１モータジェネレータMG1のモータ動作点（N1,T1）と、第２モータジェネレータMG2のモータ動作点（N2,T2）と、をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２からは、高電圧バッテリ４の充電状態をあらわすバッテリS.O.Cの情報が統合コントローラ６に対して出力される。

前記インバータ３は、前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2との各ステータコイルに接続され、モータコントローラ２からの指令により独立した３相交流を作り出す。このインバータ３には、昇圧DC/DCコンバータ１３を介して力行時に放電し回生時に充電する高電圧バッテリ４が接続されている。尚、昇圧DC/DCコンバータ１３の採用により、第１モータジェネレータMG1及び第２モータジェネレータMG2に対し高電圧で電力を供給することが可能となり、少ない電流での電力供給を可能とし、高効率化を図っている。

前記油圧制御装置５は、両オイルポンプOP1,OP2の少なくとも一方からの油圧供給を受け、統合コントローラ６からの油圧指令に基づいて、ローブレーキLBと、ハイクラッチHCと、ハイローブレーキHLBと、エンジンクラッチECと、シリーズクラッチSCと、モータジェネレータクラッチMGCの締結油圧制御及び解放油圧制御を行う。この締結油圧制御及び解放油圧制御には、滑り締結制御や滑り解放制御による半クラッチ制御も含む。

ABS/TCSコントローラ２０は、車輪速センサ１８から４輪各輪の車輪速を入力し、ブレーキユニット１７及び統合コントローラ６に対し制御信号を出力する。ABS/TCSコントローラ２０には、疑似車体速を演算する疑似車体速演算部と、疑似車体速と各車輪速とを比較し、車輪のスリップ状態を検出するスリップ状態検出部と、ABS制御部と、TCS制御部を有する。

ABS制御部では、運転者のブレーキペダル操作により車輪と路面との間にスリップ状態が検出されたとき、ブレーキユニット１７に設けられた増減圧バルブを開閉制御し、ホイルシリンダ内のブレーキ液圧を制御することで所望のスリップ状態を達成するABS制御部を有する。尚、ブレーキ液の油圧により制動力を得る場合について説明したが、モータ駆動によりブレーキパッドの位置制御を行うことで制動力を発生する電動式ブレーキを採用しても良く、特に限定しない。

TCS制御部では、運転者のアクセルペダル操作により車輪と路面との間にスリップ状態が検出されたとき、統合コントローラ６及びエンジンコントローラ１を介してエンジンＥのトルクダウン制御を実行し、所望のスリップ状態を達成するTCS制御部を有する。尚、トルクダウン制御としては、エンジンＥの出力トルクを制御する例を示したが、エンジンクラッチECの締結力制御により入力されるトルクを制限しても良いし、各輪に設けられたブレーキキャリパによって制動力を発生させ、所望のスリップ状態を達成するようにしてもよく、特に限定しない。

前記統合コントローラ６は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APと、車速センサ８からの車速VSPと、エンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neと、第１モータジェネレータ回転数センサ１０からの第１モータジェネレータ回転数N1と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１からの第２モータジェネレータ回転数N2と、第３リングギヤ回転数センサ１２からのエンジン入力回転速度ωinと、ABS/TCSコントローラ１６からのABS制御情報、TCS制御情報等の情報を入力し、所定の演算処理を行う。そして、エンジンコントローラ１、モータコントローラ２、油圧制御装置５に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力する。

なお、統合コントローラ６とエンジンコントローラ１、統合コントローラ６とモータコントローラ２、及び統合コントローラ６とABS/TCSコントローラ２０とは、情報交換のためにそれぞれ双方向通信線１４，１５，１６により接続されている。

次に、ハイブリッド車両の走行モードについて説明する。
走行モードとしては、ローギヤ固定変速比モード（以下、「Lowモード」という。）と、ロー側無段変速モード（以下、「Low-iVTモード」という。）と、２速固定変速比モード（以下、「2ndモード」という。）と、ハイ側無段変速モード（以下、「High-iVTモード」という。）と、ハイギヤ固定変速比モード（以下、「Highモード」という。）と、の５つの走行モードを有する。

前記５つの走行モードについては、エンジンＥを用いないで両モータージェネレータMG1,MG2のみで走行する電気自動車モード（以下、「EVモード」という。）と、エンジンＥと両モータージェネレータMG1,MG2を用いて走行するハイブリッドモード（以下、「HEVモード」という。）とに分けられる。

よって、図２（EVモード関連の５つの走行モード）及び図３（HEVモード関連の５つの走行モード）に示すように、「EVモード」と「HEVモード」とを合わせると「１０の走行モード」が実現されることになる。

尚、Low-iVTモード，High-iVTモードを自由変速比モードと定義し、Lowモード，2ndモード，Highモードを固定変速比モードと定義する。

ここで、図２(a)は「EV-Lowモード」の共線図、図２(b)は「EV-Low-iVTモード」の共線図、図２(c)は「EV-2ndモード」の共線図、図２(d)は「EV-High-iVTモード」の共線図、図２(e)は「EV-Highモード」の共線図である。また、図３(a)は「HEV-Lowモード」の共線図、図３(b)は「HEV-Low-iVTモード」の共線図、図３(c)は「HEV-2ndモード」の共線図、図３(d)は「HEV-High-iVTモード」の共線図、図３(e)は「HEV-Highモード」の共線図である。

前記「Lowモード」は、図２(a)及び図３(a)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを締結し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られるローギヤ固定変速比モードである。

前記「Low-iVTモード」は、図２(b)及び図３(b)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを解放し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られるロー側無段変速モードである。

前記「2ndモード」は、図２(c)及び図３(c)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られる２速固定変速比モードである。

前記「High-iVTモード」は、図２(d)及び図３(d)の共線図に示すように、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られるハイ側無段変速モードである。

前記「Highモード」は、図２(e)及び図３(e)の共線図に示すように、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを締結し、シリーズクラッチSCを解放し、モータジェネレータクラッチMGCを締結することで得られるハイギヤ固定変速比モードである。

そして、前記「１０の走行モード」のモード遷移制御は、統合コントローラ６により行われる。すなわち、統合コントローラ６には、要求駆動力Fdrv（アクセル開度APにより求められる。）と車速VSPとバッテリS.O.Cによる三次元空間に、例えば、図５に示すような前記「１０の走行モード」を割り振った走行モードマップが予め設定されていて、車両走行時等においては、要求駆動力Fdrvと車速VSPとバッテリS.O.Cの各検出値により走行モードマップが検索され、要求駆動力Fdrvと車速VSPにより決まる車両動作点やバッテリ充電量に応じた最適な走行モードが選択される。なお、図５は三次元走行モードマップをバッテリS.O.Cが充分な容量域のある値で切り取ることにより、要求駆動力Fdrvと車速VSPとの二次元によりあらわした走行モードマップの一例である。

さらに、シリーズクラッチSCとモータジェネレータクラッチMGCを採用したことに伴い、上記「１０の走行モード」に加え、図６に示すように、発進時等で選択されるシリーズローギヤ固定変速比モード（以下、「S-Lowモード」という。）が追加される。この「S-Lowモード」は、ローブレーキLBとハイローブレーキHLBを締結し、エンジンクラッチECとハイクラッチHCとモータジェネレータクラッチMGCを解放し、シリーズクラッチSCを締結することで得られる。

つまり、上記「１０の走行モード」はパラレル型ハイブリッド車両としての走行モードであるが、シリーズローギヤ固定変速比モードである「S-Lowモード」については、エンジンＥと第１モータジェネレータMG1とを共線図から切り離し、エンジンＥにより第１モータジェネレータMG1を駆動して発電し、該第１モータジェネレータMG1による発電電力を受け入れて充電するバッテリ４と、該バッテリ４の充電電力を用いて第２モータジェネレータMG2を駆動するというシリーズ型ハイブリッド車両としての走行モードを達成する。つまり、実施例１は、パラレルにシリーズを組み合わせたハイブリッド車両として構成される。

前記走行モードマップの選択により、「EVモード」と「HEVモード」との間においてモード遷移を行う場合には、図６に示すように、エンジンＥの始動・停止と、エンジンクラッチECを締結・解放する制御が実行される。また、「EVモード」の５つのモード間でのモード遷移や「HEVモード」の５つのモード間でのモード遷移を行う場合には、図６に示すON/OFF作動表にしたがって行われる。

これらのモード遷移制御のうち、例えば、エンジンＥの始動・停止とクラッチやブレーキの締結・解放が同時に必要な場合や、複数のクラッチやブレーキの締結・解放が必要な場合や、エンジンＥの始動・停止またはクラッチやブレーキの締結・解放に先行してモータジェネレータ回転数制御が必要な場合等においては、予め決められた手順にしたがったシーケンス制御により行われる。

図７は統合コントローラ６において実行される制御アルゴリズムのメインルーチンである。
ステップ１０１では、車速、アクセルペダル操作量から要求駆動力を算出し、この要求駆動力に応じた最適な目標駆動力を決定する。
ステップ１０２では、目標エンジン回転数を演算する。
ステップ１０３では、目標駆動力を実現し、かつ、エネルギー効率が最適となる目標モードを演算する。なお、目標モード演算処理の詳細については後述する。
ステップ１０４では、目標エンジントルクを演算する。
ステップ１０５では、モード遷移演算処理を実行する。モード遷移演算処理とは、モード遷移に必要なクラッチ・ブレーキ等の操作及び締結トルク演算を表し、詳細については後述する。
ステップ１０６では、目標クラッチ締結トルクを演算する。
ステップ１０７では、目標駆動力過渡補正処理を実行する。尚、過渡補正処理とは、目標駆動力のステップ的な変化に対し、徐々に変化させるべく過渡特性を与える処理であり、これにより滑らかに駆動力を変化させる。
ステップ１０８では、第１モータジェネレータMG1の目標モータ１トルクを演算する。
ステップ１０９では、第２モータジェネレータMG2の目標モータ２トルクを演算する。
ステップ１１０では、目標ライン圧を演算する。尚、目標ライン圧とは、各クラッチやブレーキの締結圧の元圧である。
ステップ１１１では、最終指令値を演算する。この最終指令値は、例えば油圧コントロールバルブユニット内に設けられたソレノイド等の圧力制御弁への電流指令値であり、この圧力制御弁のバルブ開度に応じて締結圧が決定される。

図８は上記メインフローのステップ１０３において演算される目標モード演算処理を表すフローチャートである。
ステップ２０１では、目標駆動力、車速及びSOCから理想的な走行モードを算出する。
ステップ２０２では、駆動力推定値に対して（車速−10msec前の車速）×車重の値を代入する。すなわち、車両の減速時の加速度と車重を掛け合わせることで、タイヤに作用する駆動力を推定するものである。
ステップ２０３では、駆動力推定値、加速度、時間から判定閾値を演算する。この判定閾値は、急減速によってエンジン回転数が一気に低下させられるか否かを判断する値であり、判定閾値を下回る状態とは、エンジン回転数が一気に押し下げられる状態を表し、判定閾値を上回る状態とは、エンジン回転数が必要以上に低下しない状態を表す。
ステップ２０４では、駆動力推定値が閾値を下回ったかどうかを判断し、下回ったときはステップ２０６へ進み、それ以外のときはステップ２０５へ進む。
ステップ２０５では、理想モードを目標モードとして出力する。
ステップ２０６では、現在の実モードが固定変速比モードもしくはシリーズモードか否かを判断し、固定変速比モードもしくはシリーズモードのときはステップ２０７へ進み、それ以外のモードのときはステップ２０８へ進む。
ステップ２０７では、目標モードをシリーズモードとして出力する。

ステップ２０８では、実モードが自由変速比モードであり、かつ、ハイローブレーキHLBの差回転が０になっていないかどうかを判断し、条件を満たしたときはステップ２０９へ進み、それ以外のときはステップ２０７へ進み、シリーズモードとして出力する。
ステップ２０９では、エンジン回転数が一定回転数以下か否かを判断し、一定回転数以下のときはステップ２１０へ進み、それ以外のときはステップ２０７へ進み、シリーズモードとして出力する。
ステップ２１０では、車速が０km/hか否かを判断し、０km/hのときはステップ２０７へ進み、シリーズモードとして出力し、それ以外のときは目標モードを自由変速比モードとして出力する。

図９はメインフローのステップ１０５において実行されるモード遷移演算処理を表すフローチャートである。
ステップ３０１では、実モードが目標モードと一致しているか否かを判断し、一致しているときはステップ３０２へ進み、それ以外のときはステップ３０３へ進む。
ステップ３０２では、前回油圧指令値を今回油圧指令値に代入する。
ステップ３０３では、異なるモードに遷移するためのクラッチ・ブレーキ操作を演算する。詳細については後述する。
ステップ３０４では、クラッチ及びブレーキに必要なクラッチ・ブレーキ締結トルク演算処理を実行する。

図１０はモード遷移演算処理のステップ３０３において実行されるクラッチ・ブレーキ操作演算処理を表すフローチャートである。

〔シリーズモードからのモード遷移処理〕
ステップ４０１では、実モードがシリーズモードであるかどうかを判断し、シリーズモードのときはステップ４０２へ進み、それ以外のときはステップ４０９へ進む。
ステップ４０２では、エンジンクラッチECの締結要求を出力する。
ステップ４０３では、エンジンクラッチECの締結が完了したかどうかを判断し、締結が完了しているときはステップ４０４へ進み、それ以外のときは、次の制御周期に移行する。
ステップ４０４では、シリーズクラッチSCの開放要求を出力する。
ステップ４０５では、シリーズクラッチSCの開放が完了したかどうかを判断し、開放が完了しているときはステップ４０６へ進み、それ以外のときは次の制御周期に移行する。
ステップ４０６では、モータジェネレータクラッチMGCの締結要求を出力する。
ステップ４０７では、モータジェネレータクラッチMGCが締結完了したかどうかを判断し、締結が完了したときはステップ４０８へ進み、それ以外のときは次の制御周期に移行する。

〔固定変速比モードからシリーズモードへのモード遷移処理〕
ステップ４０９では、実モードが固定変速比モードか否かを判断し、固定変速比モードのときはステップ４１０へ進み、それ以外のときはステップ４２０へ進む。
ステップ４１０では、目標モードがシリーズモードであるか否かを判断し、シリーズモードのときはステップ４１１へ進み、それ以外のときはステップ４１７へ進む。
ステップ４１１では、モータジェネレータクラッチMGCの開放要求を出力する。
ステップ４１２では、エンジンクラッチECの開放要求を出力する。
ステップ４１３では、エンジンクラッチEC及びモータジェネレータクラッチMGCの開放が完了したかどうかを判断し、完了したときはステップ４１４へ進み、それ以外のときは次の制御周期に移行する。
ステップ４１４では、シリーズクラッチSCの締結要求を出力する。
ステップ４１５では、モータジェネレータクラッチMGCが締結完了したかどうかを判断し、締結完了したときはステップ４１６へ進み、それ以外のときは次の制御周期に移行する。
ステップ４１６では、実モードをシリーズモードとする。

〔固定変速比モードから自由変速比モードへのモード遷移処理〕
ステップ４１７では、ハイローブレーキHLBの開放要求を出力する。
ステップ４１８では、ハイローブレーキHLBの締結が完了したかどうかを判断し、締結が完了したときはステップ４１９へ進み、それ以外のときは次の制御周期に移行する。
ステップ４１９では、実モードを自由変速比モードとする。

〔自由変速比モードから固定変速比モードへのモード遷移処理〕
ステップ４２０では、ハイローブレーキHLBの締結要求を出力する。
ステップ４２１では、ハイローブレーキHLBの締結が完了したかどうかを判断し、締結が完了したときはステップ４２２へ進み、それ以外のときは次の制御周期に移行する。
ステップ４２２では、実モードを固定変速比モードとする。

図１１はモード遷移演算処理のステップ３０４において実行される目標クラッチブレーキ締結トルク演算処理を表すフローチャートである。
ステップ５０１では、ハイローブレーキHLBの締結要求又はハイローブレーキHLBの開放要求が有るか否かを判断し、要求が有るときはステップ５０２へ進み、それ以外のときはステップ５０３へ進む。
ステップ５０２では、ハイローブレーキHLBの締結トルクを決定する。

ステップ５０３では、ローブレーキLBの締結要求又はローブレーキLBの開放要求が有るか否かを判断し、要求が有るときはステップ５０４へ進み、それ以外のときはステップ５０５へ進む。
ステップ５０４では、ローブレーキLBの締結トルクを決定する。

ステップ５０５では、モータジェネレータクラッチMGCの締結要求又はモータジェネレータクラッチMGCの開放要求が有るか否かを判断し、要求があるときはステップ５０６へ進み、それ以外のときはステップ５０７へ進む。
ステップ５０６では、モータジェネレータクラッチMGCの締結トルクを決定する。

ステップ５０７では、シリーズクラッチSCの締結要求又はシリーズクラッチSCの開放要求が有るか否かを判断し、要求が有るときはステップ５０８へ進み、それ以外のときはステップ５０９へ進む。
ステップ５０８では、シリーズクラッチSCの締結トルクを決定する。

ステップ５０９では、エンジンクラッチECの締結要求又はエンジンクラッチECの開放要求が有るか否かを判断し、要求が有るときはステップ５１０へ進み、それ以外のときはステップ５１１へ進む。
ステップ５１０では、エンジンクラッチECの締結トルクを決定する。

ステップ５１１では、ハイクラッチHCの締結要求又はハイクラッチHCの開放要求が有るか否かを判断し、要求が有るときはステップ５１２へ進み、それ以外のときは本制御フローを終了する。
ステップ５１２では、ハイクラッチHCの締結トルクを決定する。

次に、上記制御処理に基づく作用について説明する。図１２は従来技術におけるモード遷移時の各回転要素の回転数と締結トルクの関係を表すタイムチャートである。このタイムチャートに示すように、車速の低下に伴って、自由変速比モードから、固定変速比モードを経由してシリーズモードに遷移する場合を示す。

まず、領域（１）において、自由変速比モードにおいて車速が低下すると、第１モータジェネレータMG1の回転数が低下し、第１モータジェネレータMG1の回転数が０になると（ハイブローブレーキHLBの回転数も０）、自由変速比モードから固定変速比モードへ遷移する。このとき、固定変速比モードでは、ハイローブレーキHLBを締結する。よって、出力軸回転数が０の状態で第1モータジェネレータMG1の回転を停止すると、エンジン回転数が下限回転数を下回る領域まで押し下げられてしまう。

すなわち、領域（２）において、先ずハイローブレーキHLBを締結し、シリーズクラッチSCを締結し、次にエンジンクラッチECを開放すると、エンジン回転数が下限回転数よりも低下し、エンジントルクに脈動が生じるため、減速時に駆動力が不安定になるという問題があった。また、エンジンが回転停止してしまうという問題があった。

図１３は実施例１の自由変速比モードから固定変速比モードに遷移する際のタイムチャートである。実施例１では、エンジンクラッチECを先に開放し、その後シリーズクラッチSCを締結することとした。これにより、固定変速モードで車速が低下したとしても、エンジン回転数が低下することがなく、エンジントルクの不安定化やエンジンの回転停止を確実に回避することができる。

図１４は自由変速比モードから固定変速比モードに遷移すべきときに急減速が行われている場合のタイムチャートである。自由変速比モードで走行している場合や、自由変速比モードから固定変速比モードへ遷移を行っている最中に車両の急減速を行った場合、遷移時間が不足し、発進用のモード（例えばシリーズモード）まで遷移できない場合や、戻れた場合であっても、上述したようにエンジントルクの脈動やエンジン停止という問題がある。また、自由変速比モードのままで車両停止を行うと、再発進の際に最大車両駆動力が低下するため、加速性能が低下する虞があった。

そこで、ステップ２０２〜ステップ２０４において、自由変速比モードで走行しているときの急減速時に駆動力推定値が閾値を下回った場合であって、かつ、第１モータジェネレータMG1回転数が所定回転数以上のときには、自由変速比モードを維持することとした。これにより、エンジン回転数が低下することがなく、エンジントルクの不安定化やエンジンの回転停止を確実に回避することができる。

図１５は自由変速比モードから固定変速比モードに遷移すべきときに急減速が行われている場合のタイムチャートである。図１４のタイムチャートと異なり、第１モータジェネレータ回転数が十分に低下し、ほぼ０になっており、かつ、ハイローブレーキHLBの締結力が第１モータジェネレータMG1を拘束できる程度に確保されている。このときは、エンジンクラッチECを即座に開放し、シリーズクラッチSCを締結することで、すばやくシリーズモードに遷移することができる。

図１６は自由変速比モードのまま車両停止した場合のモード遷移を表すタイムチャートである。領域（１）において急減速を検出し、自由変速比モードにて車両が停止した場合、自由変速比モードとする。次に、領域（２）において、まずエンジンクラッチECを開放する。これにより、第１モータジェネレータMG１の回転数を負側から０方向に移行させる。尚、この状態で再発進要求が出された場合には、再度エンジンクラッチECを締結することで駆動力を出力することができる。

領域（３）において第１モータジェネレータMG１の回転数が０となると、ハイローブレーキHLBを締結する。この状態でも、Lowモードと同じ駆動力を出力することができる。次に、モータジェネレータクラッチMGCを開放し、シリーズクラッチSCを締結することでシリーズモードに遷移する。

このように、自由変速比モードで車両停止後、エンジンクラッチECを開放し、その後シリーズモードに遷移することで、遷移過程において再発進要求がなされた場合にも駆動力を出力することができる。

実施例１のハイブリッド車両の制御装置は、３つのシングルピニオン型遊星歯車により構成された差動装置を有し、パラレル走行モードとシリーズ走行モードとが選択可能なハイブリッド差動装置の例を示したが、例えば、特開２００３−３２８０８号公報等に記載されているようにラビニョウ型遊星歯車により構成された差動装置を有し、パラレル走行モードとシリーズ走行モードとが選択可能なハイブリッド差動装置に適用することもできる。また、エンジンを搭載しない電気自動車にあっても、複数のモータジェネレータ等を搭載し、少なくとも１つのモータジェネレータがブレーキにより固定される固定変速比モードを備えていれば、同様に適用することができる。

実施例１のハイブリッド車両を示す全体システム図である。実施例１のハイブリッド車両において電気自動車モードでの５つの走行モードをあらわす共線図である。実施例１のハイブリッド車両においてハイブリッドモードでの５つの走行モードをあらわす共線図である。実施例１のハイブリッド車両において各係合要素との関係を示す共線図である。実施例１のハイブリッド車両において走行モードの選択に用いられる走行モードマップの一例を示す図である。実施例１のハイブリッド車両において「１０の走行モード」でのエンジン・エンジンクラッチ・モータジェネレータ・ローブレーキ・ハイクラッチ・ハイローブレーキ・シリーズクラッチ・モータジェネレータクラッチの作動表である。実施例１の統合コントローラにおいて実行される制御アルゴリズムのメインルーチンである。実施例１の目標モード演算制御を表すフローチャートである。実施例１のモード遷移演算制御を表すフローチャートである。実施例１のモード遷移にかかるクラッチの締結・開放制御を表すフローチャートである。実施例１のモード遷移演算処理のステップ３０４において実行される目標クラッチブレーキ締結トルク演算処理を表すフローチャートである。従来技術におけるモード遷移時の各回転要素の回転数と締結トルクの関係を表すタイムチャートである。実施例１のモード遷移における各回転要素の関係を表すタイムチャートである。実施例１のモード遷移における各回転要素の関係を表すタイムチャートである。実施例１のモード遷移における各回転要素の関係を表すタイムチャートである。実施例１のモード遷移における各回転要素の関係を表すタイムチャートである。

符号の説明

Ｅエンジン
MG1 第１モータジェネレータ
MG2 第２モータジェネレータ
OUT 出力軸（出力部材）
PG1 第１遊星歯車
PG2 第２遊星歯車
PG3 第３遊星歯車
LB ローブレーキ
HC ハイクラッチ
HLB ハイローブレーキ
EC エンジンクラッチ
MGC モータジェネレータクラッチ
SC シリーズクラッチ
１エンジンコントローラ
２モータコントローラ
３インバータ
４バッテリ
５油圧制御装置
６統合コントローラ
７アクセル開度センサ
８車速センサ
９エンジン回転数センサ
１０第１モータジェネレータ回転数センサ
１１第２モータジェネレータ回転数センサ
１２第３リングギヤ回転数センサ

Claims

エンジンと、第１モータジェネレータと、第２モータジェネレータと、駆動輪に連結された出力軸との間で駆動力を合成分配する遊星歯車機構と、
前記エンジンと前記遊星歯車機構とを断接するエンジンクラッチと、
前記第１モータジェネレータと前記遊星歯車機構とを断接するモータジェネレータクラッチと、
前記エンジンと前記第１モータジェネレータとを直結するシリーズクラッチと、
前記遊星歯車機構の回転要素を固定し、固定変速比を達成するブレーキと、
固定変速比で走行する固定変速比モードと、変速比を無段階に変更可能な自由変速比モードと、前記エンジンクラッチと前記モータジェネレータクラッチを開放し、前記シリーズクラッチを締結した状態で前記遊星歯車機構から切り離し、第２モータジェネレータにより走行するシリーズモードと、を有し、走行状態に基づいて前記エンジン、モータジェネレータ、クラッチ及びブレーキの状態を制御することで各モードを達成する制御手段と、
を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
車速を検出する車速検出手段を設け、
前記制御手段は、前記エンジンクラッチを締結した固定変速比モード時に前記車速が減速していると判断されたときは、前記エンジンクラッチを開放し、車両停止後に前記シリーズモードに遷移することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記制御手段は、前記自由変速比モードから前記固定変速比モードへの遷移時において、前記車速が減速していると判断されたときは、前記固定変速比モードへの遷移を中止することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。