JP2023079685A - Hybrid vehicle control device - Google Patents
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Abstract
【課題】Loモードに切り替えた時点から増加させる駆動力と要求駆動力に向けて増加する目標駆動力との乖離量を低減することができるハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】ハイモードからローモードへの切り替えが要求された場合に、ローモードに切り替えた後にエンジン回転数を予め定められた所定変化率で増加させた場合の車両の駆動力を予測し(ステップS2)、要求駆動力と予測された駆動力との差が、予め定められた所定差以下であって、車速が所定車速未満の場合には、切り離しモードを介してローモードに切り替え(ステップS8)、要求駆動力と予測された駆動力との差が所定差以下であって、車速が所定車速以上の場合には、固定段モードを介してローモードに切り替えるとともに、ローモードに切り替えられた後のエンジンの回転数を所定変化率よりも小さい変化率で増加させる(ステップS9)。【選択図】図9A control device for a hybrid vehicle capable of reducing the amount of divergence between the driving force increased from the time of switching to Lo mode and the target driving force increasing toward the required driving force. When switching from high mode to low mode is requested, the driving force of the vehicle is predicted when the engine speed is increased at a predetermined rate of change after switching to low mode ( Step S2), when the difference between the required driving force and the predicted driving force is equal to or less than a predetermined difference and the vehicle speed is less than the predetermined vehicle speed, the disconnection mode is switched to the low mode (step S2). S8) If the difference between the required driving force and the predicted driving force is equal to or less than the predetermined difference and the vehicle speed is equal to or greater than the predetermined vehicle speed, the fixed speed mode is switched to the low mode, and the low mode is switched to. After that, the rotation speed of the engine is increased at a change rate smaller than a predetermined change rate (step S9). [Selection drawing] Fig. 9
Description
この発明は、複数の走行モードを設定することができるハイブリッド車両の制御装置に関するものである。 The present invention relates to a hybrid vehicle control device capable of setting a plurality of driving modes.
特許文献1および特許文献2には、エンジンが連結された第1回転要素と、第1モータが連結された第2回転要素と、第3回転要素とが差動回転可能に連結された第1差動機構と、駆動輪が連結された第4回転要素と、第3回転要素に連結された第5回転要素と、第6回転要素とが差動回転可能に連結された第2差動機構と、第1回転要素と第6回転要素とを選択的に連結する第1クラッチ機構と、第5回転要素と第6回転要素とを選択的に連結する第2クラッチ機構と、駆動輪にトルク伝達可能に連結された第2モータとを備えたハイブリッド車両が記載されている。
これらのハイブリッド車両は、第1クラッチ機構を係合することによりエンジンから駆動輪に伝達されるトルクが大きいLoモードを設定し、第2クラッチ機構を係合することによりエンジンから駆動輪に伝達されるトルクが小さいHiモードを設定し、各クラッチ機構を係合することによってエンジンと駆動輪とを所定の変速比となるように連結する固定段モードを設定し、各クラッチ機構を解放することによってエンジンと駆動輪とのトルクの伝達を遮断する切り離しモードを設定することができる。 These hybrid vehicles set the Lo mode in which the torque transmitted from the engine to the driving wheels is large by engaging the first clutch mechanism, and the torque is transmitted from the engine to the driving wheels by engaging the second clutch mechanism. By setting the Hi mode in which the torque applied is small, by engaging each clutch mechanism, setting the fixed speed mode in which the engine and the drive wheels are connected so that a predetermined gear ratio is obtained, and by releasing each clutch mechanism A decoupling mode can be set to interrupt transmission of torque between the engine and the drive wheels.
特許文献2には、上記のように構成されたハイブリッド車両の低車速時の駆動力を増加させかつ最高車速を増加させることができる制御装置が記載されている。具体的には、所定車速よりも高車速の場合には、第1モータや第2モータをシャットダウンした走行を可能にするために固定段モードを設定することによって、第1モータや第2モータが連れ回されることによる大きな誘起電圧が生じることを抑制するように構成されている。そのように固定段モードを設定することにより、第1モータや第2モータを保護することを目的として最高車速が制限されることを抑制できる。
上述した特許文献1および特許文献2に記載されたハイブリッド車両において、LoモードとHiモードとを切り替える場合には、解放しているクラッチ機構を係合しかつ係合していたクラッチ機構を解放すること、あるいは係合しているクラッチ機構を解放しかつ解放していたクラッチ機構を係合する。すなわち、固定段モードと切り離しモードとのいずれか一方を介してLoモードとHiモードとが切り替えられる。また、Loモードは、上述したようにエンジンから駆動輪に伝達されるトルクが大きいため、要求駆動力が大きい領域では、Loモードを設定することが好ましい。
In the hybrid vehicle described in
したがって、Hiモードを設定して走行している時に、要求駆動力が増加するとLoモードに切り替える。また、そのようにLoモードに切り替えた場合には、要求駆動力を充足しかつ燃費が良好な運転点となるようにエンジン回転数を制御するために、Loモードに切り替えられた時点から更にエンジン回転数を増加させる場合がある。そのような場合には、エンジンの回転数を増加させている過程でエンジン回転数の変化率に応じたイナーシャトルクが生じるため、エンジンの出力トルクを増加させにくい。 Therefore, when the required driving force increases while the Hi mode is set and the vehicle is running, the mode is switched to the Lo mode. In addition, when switching to the Lo mode in this way, in order to control the engine speed so that the required driving force is satisfied and the fuel efficiency is good, the engine speed is further increased from the time of switching to the Lo mode. It may increase the number of revolutions. In such a case, it is difficult to increase the output torque of the engine because inertia torque corresponding to the rate of change of the engine speed is generated in the process of increasing the engine speed.
そのようなエンジンの出力トルクの増加が遅れることを要因とした駆動力の増加の遅れを抑制するために、第2モータに要求される出力トルクにイナーシャトルク相当のトルクを加えて出力することにより、要求駆動力に向けて増加させる目標駆動力に追従して駆動力を増加させることができる。しかしながら、Loモードに切り替えた時点で第2モータからの出力可能な上限トルクまで第2モータからトルクを出力している場合など、イナーシャトルク相当のトルクを第2モータに要求される出力トルクに加算することができない場合には、上記目標駆動力に追従して駆動力を増加させることができず、運転者が違和感を抱く可能性がある。 In order to suppress the delay in the increase in the driving force caused by the delay in the increase in the output torque of the engine, a torque equivalent to the inertia torque is added to the output torque required for the second motor. , the driving force can be increased following the target driving force that is increased toward the required driving force. However, when the second motor is outputting torque up to the upper limit torque that can be output from the second motor at the time of switching to the Lo mode, the torque equivalent to the inertia torque is added to the output torque required of the second motor. If it is not possible, the driving force cannot be increased to follow the target driving force, and the driver may feel uncomfortable.
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、Loモードに切り替えた時点から増加させる駆動力と要求駆動力に向けて増加する目標駆動力との乖離量を低減することができる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ものである。 The present invention has been made in view of the above technical problem, and aims to reduce the amount of divergence between the driving force to be increased after switching to the Lo mode and the target driving force that increases toward the required driving force. It is an object of the present invention to provide a control device for a hybrid vehicle capable of
上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンが連結された回転要素と、第1モータが連結された回転要素と、駆動輪が連結された回転要素とのうちの二つの回転要素である第1回転要素および第2回転要素と、第3回転要素との三つの回転要素が差動作用を行うように構成された第1差動機構と、前記エンジンが連結された回転要素と、前記第1モータが連結された回転要素と、前記駆動輪が連結された回転要素とのうちの他の回転要素である第4回転要素と、前記第3回転要素に連結された第5回転要素と、第6回転要素との三つの回転要素が差動作用を行うように構成された第2差動機構と、前記第1回転要素と前記第2回転要素とのいずれか一方の回転要素と、前記第6回転要素とを選択的に連結する第1係合機構と、前記第4回転要素と前記第5回転要素と前記第6回転要素とのいずれか一対の回転要素を選択的に連結する第2係合機構と、前記駆動輪または前記駆動輪とは異なる他の駆動輪に連結された第2モータとを備え、前記第1係合機構を係合しかつ前記第2係合機構を解放したローモードと、前記第1係合機構を解放しかつ前記第2係合機構を係合したハイモードと、前記第1係合機構および前記第2係合機構を係合した固定段モードと、前記第1係合機構および前記第2係合機構を解放した切り離しモードとの走行モードを設定することができるように構成されたハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジン、前記第1モータ、前記第2モータ、前記第1係合機構、および前記第2係合機構を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記ハイモードを設定して走行している時に、前記ローモードへの前記走行モードの切り替えが要求された場合に、前記ローモードに切り替えた後に前記エンジンの回転数を予め定められた所定変化率で増加させた場合の前記ハイブリッド車両の駆動力を予測し、前記ハイブリッド車両の要求駆動力と前記予測された前記ハイブリッド車両の駆動力との差が、予め定められた所定差以下であって、車速が予め定められた所定車速未満の場合には、前記切り離しモードを介して前記ローモードに切り替え、前記要求駆動力と前記予測された前記ハイブリッド車両の駆動力との差が前記所定差以下であって、車速が前記所定車速以上の場合には、前記固定段モードを介して前記ローモードに切り替えるとともに、前記ローモードに切り替えられた後の前記エンジンの回転数を前記所定変化率よりも小さい変化率で増加させることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention uses two rotating elements: a rotating element to which an engine is connected, a rotating element to which a first motor is connected, and a rotating element to which a drive wheel is connected. a first differential mechanism configured such that three rotary elements, namely, a first rotary element, a second rotary element, and a third rotary element, perform a differential action; a rotary element coupled to the engine; A fourth rotating element which is the other rotating element of the rotating element to which the first motor is connected and the rotating element to which the driving wheel is connected, and a fifth rotating element which is connected to the third rotating element and a sixth rotating element, a second differential mechanism configured to perform a differential action, and either one of the first rotating element and the second rotating element. , a first engagement mechanism selectively connecting said sixth rotating element, and selectively connecting any pair of rotating elements of said fourth rotating element, said fifth rotating element and said sixth rotating element. and a second motor connected to the driving wheel or another driving wheel different from the driving wheel, the second engaging mechanism engaging the first engaging mechanism and the second engaging mechanism a low mode in which the first engagement mechanism is released and the second engagement mechanism is engaged in a high mode; and a fixed stage in which the first engagement mechanism and the second engagement mechanism are engaged. A control device for a hybrid vehicle configured to be able to set a running mode including a mode and a decoupled mode in which the first engagement mechanism and the second engagement mechanism are released, wherein the engine and the first motor , the second motor, the first engagement mechanism, and the second engagement mechanism, wherein the controller controls the switching to the low mode when the vehicle is running in the high mode. predicting the driving force of the hybrid vehicle when the number of revolutions of the engine is increased at a predetermined rate of change after switching to the low mode when switching of the driving mode is requested; and the predicted driving force of the hybrid vehicle is equal to or less than a predetermined difference and the vehicle speed is less than the predetermined vehicle speed, the disconnection mode is initiated. When the difference between the required driving force and the predicted driving force of the hybrid vehicle is equal to or less than the predetermined difference and the vehicle speed is equal to or higher than the predetermined vehicle speed, the fixed stage mode is switched to the low mode. In addition to switching to the low mode via the low mode, the rotation speed of the engine after switching to the low mode is increased at a rate of change smaller than the predetermined rate of change.
そして、この発明では、前記コントローラは、前記要求駆動力と前記予測された前記ハイブリッド車両の駆動力との差が、前記所定差よりも大きい場合には、前記ハイモードから前記ローモードへの前記走行モードの切り替えを禁止してよい。 In the present invention, the controller switches from the high mode to the low mode when a difference between the required driving force and the predicted driving force of the hybrid vehicle is greater than the predetermined difference. You may prohibit the switching of driving modes.
この発明によれば、上述したようにローモードを設定した後にエンジン回転数を増加させた場合の駆動力を予測し、その予測された駆動力が要求駆動力よりも小さい場合に、切り離しモードを介してローモードに切り替え、あるいは固定段モードを介してローモードに切り替えるとともに、ローモードに切り替えた後のエンジン回転数の変化率を小さく設定することにより、ローモードに切り替えた後に要求駆動力まで駆動力を増加させる過程での目標駆動力と実際の駆動力との乖離量を低減することができる。その結果、運転者が加速感を得られないなどの違和感を抱くことを抑制できる。 According to the present invention, as described above, the driving force when the engine speed is increased after setting the low mode is predicted, and when the predicted driving force is smaller than the required driving force, the disconnected mode is set. By switching to the low mode via the low mode, or switching to the low mode via the fixed speed mode, and setting the rate of change in the engine speed after switching to the low mode to be small, the required drive power is reached after switching to the low mode. It is possible to reduce the amount of divergence between the target driving force and the actual driving force in the process of increasing the driving force. As a result, it is possible to prevent the driver from having a sense of incongruity such as being unable to obtain a feeling of acceleration.
この発明の実施形態における車両Veの一例を図1を参照して説明する。図1に示す車両Veは、エンジン(ENG)1と、二つのモータ2,3とを有するハイブリッド駆動装置(以下、単に駆動装置と記す)4を備えている。この駆動装置4は、前輪(駆動輪)5R,5Lを駆動するように構成されている。エンジン1は、従来知られたガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどであって、供給される燃料と空気との混合気を燃焼することにより駆動トルクを出力し、また、その混合気の燃焼を停止すること、すなわち、燃料の供給を停止することにより、フリクショントルクやポンピングロスなどに応じた制動トルクを出力することができるように構成されている。
An example of a vehicle Ve in an embodiment of the invention will be described with reference to FIG. A vehicle Ve shown in FIG. 1 includes an engine (ENG) 1 and a hybrid drive system (hereinafter simply referred to as drive system) 4 having two
第1モータ2は発電機能のあるモータ(すなわちモータ・ジェネレータ:MG1)によって構成され、エンジン1の回転数を第1モータ2によって制御するとともに、第1モータ2で発電した電力により第2モータ3を駆動し、その第2モータ3が出力するトルクを走行のための駆動トルクに加えることができるように構成されている。第2モータ3は、第1モータ2と同様に発電機能のあるモータ(すなわちモータ・ジェネレータ:MG2)によって構成することができる。これらの第1モータ2および第2モータ3は、例えば、ロータに永久磁石を取り付けた、永久磁石式の同期モータなどの交流モータによって構成することができる。なお、各モータ2,3には、リチウムイオン電池などの二次電池によって構成されたバッテリや、キャパシタなどの蓄電装置Bが電気的に接続され、その蓄電装置Bから各モータ2,3に電力が供給され、また、各モータ2,3により発電された電力を蓄電装置Bに充電することができるように構成されている。さらに、各モータ2,3は、一方のモータ2(3)が発電した電力を、蓄電装置Bを介することなく他方のモータ3(2)に通電することができるように構成されている。
The
エンジン1には、動力分割機構6が連結されている。この動力分割機構6は、エンジン1が出力したトルクを第1モータ2側と出力側とに分割するものであって、そのようにトルクを分割する機能を主とする分割部7と、そのトルクの分割率を変更する機能を主とする変速部8とにより構成されている。
A
分割部7は、三つの回転要素によって差動作用を行う構成であればよく、遊星歯車機構を採用することができる。図1に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構(第1差動機構)によって構成されている。図1に示す分割部7は、サンギヤ9と、サンギヤ9に対して同心円上に配置された、内歯歯車であるリングギヤ10と、これらサンギヤ9とリングギヤ10との間に配置されてサンギヤ9とリングギヤ10とに噛み合っているピニオンギヤ11と、ピニオンギヤ11を自転および公転可能に保持するキャリヤ12とを有し、サンギヤ9、リングギヤ10、およびキャリヤ12の三つの回転要素によって差動作用を行うように構成されている。
The dividing
エンジン1が出力したトルクが前記キャリヤ12に入力されるように構成されている。具体的には、エンジン1の出力軸13に、動力分割機構6の入力軸14が連結され、その入力軸14がキャリヤ12に連結されている。また、サンギヤ9に第1モータ2が連結されている。なお、キャリヤ12と入力軸14とを直接連結する構成に替えて、歯車機構などの伝動機構(図示せず)を介してキャリヤ12と入力軸14とを連結してもよい。また、その出力軸13と入力軸14との間にダンパ機構やトルクコンバータなどの機構(図示せず)を配置してもよい。さらに、第1モータ2とサンギヤ9とを直接連結する構成に替えて、歯車機構などの伝動機構(図示せず)を介して第1モータ2とサンギヤ9とを連結してもよい。これらのサンギヤ9およびキャリヤ12が、この発明の実施形態における「第1回転要素」および「第2回転要素」に相当し、リングギヤ10が、この発明の実施形態における「第3回転要素」に相当し、分割部7が、この発明の実施形態における「第1差動機構」に相当する。
The torque output by the
変速部8は、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。すなわち、変速部8は、上記の分割部7と同様に、サンギヤ15と、サンギヤ15に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ16と、これらサンギヤ15とリングギヤ16との間に配置されてこれらサンギヤ15およびリングギヤ16に噛み合っているピニオンギヤ17と、ピニオンギヤ17を自転および公転可能に保持しているキャリヤ18とを有している。したがって、変速部8は、サンギヤ15、リングギヤ16、およびキャリヤ18の三つの回転要素によって差動作用を行う差動機構(第2差動機構)となっている。この変速部8におけるサンギヤ15に分割部7におけるリングギヤ10が連結されている。また、変速部8におけるリングギヤ16に、出力ギヤ19が連結されている。このリングギヤ16が、この発明の実施形態における「第4回転要素」に相当し、サンギヤ15が、この発明の実施形態における「第5回転要素」に相当し、キャリヤ18が、この発明の実施形態における「第6回転要素」に相当し、変速部8が、この発明の実施形態における「第2差動機構」に相当する。
The
上記の分割部7と変速部8とが複合遊星歯車機構を構成するようにLoクラッチ機構(第1係合機構)CL_Loが設けられている。Loクラッチ機構CL_Loは、変速部8におけるキャリヤ18を、分割部7におけるキャリヤ12および入力軸14に選択的に連結するためのものであって、摩擦式のクラッチ機構や噛み合い式のクラッチ機構によって構成することができる。このLoクラッチ機構CL_Loを係合させることにより分割部7におけるキャリヤ12と変速部8におけるキャリヤ18とが連結されてこれらが入力要素となり、また分割部7におけるサンギヤ9が反力要素となり、さらに変速部8におけるリングギヤ16が出力要素となった複合遊星歯車機構が形成される。
A Lo clutch mechanism (first engagement mechanism) CL_Lo is provided so that the
さらに、変速部8の全体を一体化させるためのHiクラッチ機構(第2係合機構)CL_Hiが設けられている。このHiクラッチ機構CL_Hiは、変速部8におけるキャリヤ18とリングギヤ16もしくはサンギヤ15、あるいはサンギヤ15とリングギヤ16とを連結するなどの少なくともいずれか一対の回転要素を連結するためのものであって、Loクラッチ機構CL_Loと同様に、摩擦式のクラッチ機構や噛み合い式のクラッチ機構によって構成することができる。図1に示す例では、Hiクラッチ機構CL_Hiは、変速部8におけるキャリヤ18とリングギヤ16とを連結するように構成されている。このHiクラッチ機構CL_Hiを係合させることにより変速部8を構成する各回転要素が一体となって回転する。したがって、分割部7におけるキャリヤ12が入力要素となり、また分割部7におけるサンギヤ9が反力要素となり、さらに変速部8におけるリングギヤ16が出力要素となる。
Furthermore, a Hi clutch mechanism (second engagement mechanism) CL_Hi is provided for integrating the
上述したLoクラッチ機構CL_LoとHiクラッチ機構CL_Hiとの少なくともいずれか一方を係合することにより、動力分割機構6を介してエンジン1と出力ギヤ19とがトルク伝達可能に連結される。その出力ギヤ19から前輪5R,5Lにギヤトレーン部を介してトルクが伝達される。図1に示す例では、上記のエンジン1や分割部7あるいは変速部8の回転中心軸線と平行にカウンタシャフト20が配置されている。前記出力ギヤ19に噛み合っているドリブンギヤ21がこのカウンタシャフト20に取り付けられている。また、カウンタシャフト20にはドライブギヤ22が取り付けられており、このドライブギヤ22が終減速機であるデファレンシャルギヤユニット23におけるリングギヤ24に噛み合っている。
By engaging at least one of the Lo clutch mechanism CL_Lo and the Hi clutch mechanism CL_Hi, the
さらに、前記ドリブンギヤ21には、第2モータ3のロータシャフト3aに取り付けられたドライブギヤ25が噛み合っている。したがって、前記出力ギヤ19から出力された動力もしくはトルクに、第2モータ3が出力した動力もしくはトルクを、上記のドリブンギヤ21の部分で加えるように構成されている。このようにして合成された動力もしくはトルクをデファレンシャルギヤユニット23から左右のドライブシャフト26に出力し、その動力やトルクが前輪5R,5Lに伝達されるように構成されている。なお、第2モータ3は、例えば、ドライブギヤ22にトルク伝達可能に連結するなど、出力ギヤ19と駆動輪5R,5Lとの間のトルクの伝達経路内に設けられたいずれかの回転部材にトルク伝達可能に連結してよい。
Further, the driven
図1に示す駆動装置4は、第1モータ2から出力された駆動トルクを、前輪5R,5Lに伝達することができるように、出力軸13または入力軸14を固定可能に構成された、ワンウェイクラッチFを備えている。そのワンウェイクラッチFは、出力軸13や入力軸14が、エンジン1の駆動時に回転する方向とは逆方向に回転することを禁止するように構成されている。
The driving
したがって、第1モータ2が駆動トルクを出力してワンウェイクラッチFが係合状態になることにより、第1モータ2の駆動トルクに対する反力トルクをワンウェイクラッチFが受け持ち、その結果、第1モータ2からリングギヤ16に第1モータ2の駆動トルクが伝達される。すなわち、ワンウェイクラッチFにより出力軸13または入力軸14を固定することで、分割部7におけるキャリヤ12や、変速部8におけるキャリヤ18を反力要素として機能させ、分割部7におけるサンギヤ9を入力要素として機能させることができるように構成されている。
Therefore, when the
なお、ワンウェイクラッチFは、第1モータ2が駆動トルクを出力した場合に、反力トルクを発生させるためのものであり、したがって、摩擦式のブレーキ機構によって出力軸13または入力軸14の回転を規制するトルクを発生させてもよい。その場合、出力軸13または入力軸14を完全に固定する構成に限らず、相対回転を許容しつつ、要求される反力トルクを出力軸13または入力軸14に作用させるように構成してもよい。
The one-way clutch F is for generating reaction torque when the
上記のエンジン1、各モータ2,3、および各クラッチ機構CL_Lo,CL_Hiを制御するための電子制御装置(ECU)27が設けられている。このECU27は、この発明の実施形態における「コントローラ」に相当するものであり、マイクロコンピュータを主体にして構成されている。図2は、ECU27の構成の一例を説明するためのブロック図である。図2に示す例では、HV-ECU28、MG-ECU29、エンジンECU30、およびクラッチECU31によりECU27が構成されている。
An electronic control unit (ECU) 27 is provided for controlling the
HV-ECU28は、車両Veに搭載された種々のセンサからデータが入力され、その入力されたデータと、予め記憶されているマップや演算式などとに基づいて、MG-ECU29、エンジンECU30、およびクラッチECU31に指令信号を出力するように構成されている。HV-ECU28に入力されるデータの一例を図2に示してあり、車速、アクセル開度、第1モータ(MG1)2の回転数、第2モータ(MG2)3の回転数、エンジン1の出力軸13の回転数(エンジン回転数)、変速部8におけるリングギヤ16またはカウンタシャフト20の回転数である出力回転数、Loクラッチ機構CL_Loを構成するピストンなどの可動部材のストローク量、Hiクラッチ機構CL_Hiを構成するピストンなどの可動部材のストローク量、第1モータ2の温度、第2モータ3の温度、蓄電装置Bの充電残量(以下、SOCと記す)、蓄電装置Bの温度、ギヤトレーン部などを潤滑するためのオイル(ATF)の温度などのデータが、HV-ECU28に入力される。
The HV-
そして、HV-ECU28に入力されたデータなどに基づいて第1モータ2の出力トルク、および第2モータ3の出力トルクを求めて、それらの求められたデータを指令信号としてMG-ECU29に出力する。同様に、HV-ECU28に入力されたデータなどに基づいてエンジン1の出力トルクを求めて、その求められたデータを指令信号としてエンジンECU30に出力する。さらに、HV-ECU28に入力されたデータなどに基づいてLoクラッチ機構CL_LoおよびHiクラッチ機構CL_Hiを係合させるか解放させるかを判断して、その判断された係合状態または解放状態の指令信号をクラッチECU31に出力する。なお、Loクラッチ機構CL_LoやHiクラッチ機構CL_Hiが摩擦式のクラッチ機構である場合には、係合状態と解放状態との情報に加えて、伝達するべきトルク容量の情報がHV-ECU28からクラッチECU31に出力される。
The output torque of the
MG-ECU29は、上記のようにHV-ECU28から入力されたデータに基づいて各モータ2,3に通電するべき電流値を求めて、各モータ2,3に指令信号を出力する。各モータ2,3は、交流モータであるから、上記の指令信号は、インバータで生成するべき電流の周波数や、コンバータで昇圧するべき電圧値などが含まれる。
The MG-
エンジンECU30は、上記のようにHV-ECU28から入力されたデータに基づいて電子スロットルバルブの開度を定めるための電流、点火装置で混合気を着火するための電流、EGR(Exhaust Gas Recirculation)バルブの開度を定めるための電流、吸気バルブや排気バルブの開度を定めるための電流値などを求め、それぞれのバルブや装置に指令信号を出力する。すなわち、エンジンECU30は、エンジントルクを制御するための指示信号を、エンジン1の出力トルクを制御する各装置に出力する。
Based on the data input from the HV-
クラッチECU31は、上記のようにHV-ECU28から入力された各クラッチ機構CL_Lo,CL_Hiの係合状態と解放状態との信号に基づいて、それらの係合状態と解放状態とを成立させるための図示しないアクチュエータの制御量を求め、その制御量となるようにアクチュエータに指令信号を出力する。なお、ECU27は、全ての制御を統合して行う単一のものに限らず、エンジン1、各モータ2,3、および各クラッチ機構CL_Lo,CL_Hi毎にそれぞれ設けられていてもよい。
The
上記の駆動装置4は、エンジン1と前輪5L,5Rとがトルクを伝達して走行するHV走行モードと、エンジン1から駆動トルクを出力することなく、第1モータ2や第2モータ3から駆動トルクを出力して走行するEV走行モードとを設定することが可能である。さらに、HV走行モードは、エンジン1から変速部8のリングギヤ16(または出力ギヤ19)に伝達されるトルクが相対的に大きいHV-Loモードと、そのトルクが相対的に小さいHV-Hiモードと、エンジン1のトルクを変化させずにそのまま変速部8のリングギヤ16に伝達する直結モード(固定段モード)とを設定することができる。
The
またさらに、EV走行モードは、第1モータ2および第2モータ3から前輪5L,5Rにトルクを伝達して走行するデュアルモードと、第1モータ2からトルクを出力せずに第2モータ3のみからトルクを出力するシングルモードとを設定することが可能である。更にデュアルモードは、第1モータ2のトルクを増幅させる増幅率が比較的大きいEV-Loモードと、第1モータ2のトルクを増幅させる増幅率がEV-Loモードより小さいEV-Hiモードとを設定することが可能である。また、シングルモードは、Loクラッチ機構CL_Loを係合した状態で第2モータ3のみからトルクを出力して走行することや、Hiクラッチ機構CL_Hiを係合した状態で第2モータ3のみから駆動トルクを出力して走行することができ、さらに、各クラッチ機構CL_Lo,CL_Hiを解放した状態で第2モータ3のみからトルクを出力して走行することが可能である。この各クラッチ機構CL_Lo,CL_Hiを解放した状態で走行するモードを、以下の説明では、切り離しモードと記す。
Furthermore, the EV driving mode includes a dual mode in which torque is transmitted from the
それらの各走行モードは、エンジン1、各モータ2,3、および各クラッチ機構CL_Lo,CL_Hiを制御することにより設定される。これらの走行モードと、各走行モードにおける、Loクラッチ機構CL_Lo、Hiクラッチ機構CL_Hi、ワンウェイクラッチFの係合および解放の状態、第1モータ2および第2モータ3の運転状態、エンジン1と前輪5R,5Lとのトルクの伝達の有無の一例を以下の表に示してある。表中における「●」のシンボルは係合している状態を示し、「-」のシンボルは解放している状態を示し、「G」のシンボルは駆動走行時に主にジェネレータとして運転することを意味し、「M」のシンボルは駆動走行時に主にモータとして運転することを意味し、空欄はモータおよびジェネレータとして機能していない、または第1モータ2や第2モータ3が駆動のために関与していない状態を意味し、「ON」はエンジン1と前輪5R,5Lとがトルクを伝達している状態を示し、「OFF」はエンジン1と前輪5R,5Lとがトルクを伝達していない状態を示している。
図3ないし図6には、HV-Hiモード、HV-Loモード、直結モード、および切り離しモードを設定した場合における動力分割機構6の各回転要素の回転数、およびエンジン1、各モータ2,3のトルクの向きを説明するための共線図を示してある。共線図は、動力分割機構6における各回転要素を示す直線をギヤ比の間隔をあけて互いに平行に引き、これらの直線に直交する基線からの距離をそれぞれの回転要素の回転数として示す図であり、それぞれの回転要素を示す直線にトルクの向きを矢印で示すとともに、その大きさを矢印の長さで示している。
3 to 6 show the rotation speed of each rotating element of the
図3に示すようにHV-Hiモードでは、エンジン1から駆動トルクを出力し、Hiクラッチ機構CL_Hiを係合するとともに、第1モータ2から反力トルクを出力する。また、図4に示すようにHV-Loモードでは、エンジン1から駆動トルクを出力し、Loクラッチ機構CL_Loを係合するとともに、第1モータ2から反力トルクを出力する。
As shown in FIG. 3, in the HV-Hi mode, the
エンジン1からリングギヤ16に伝達されるトルクの大きさは、HV-Hiモードを設定した場合とHV-Loモードを設定した場合とで異なる。具体的には、エンジン1の出力トルクをTeとすると、HV-Loモードを設定した場合に、リングギヤ16に伝達されるトルクの大きさは、(1/(1ーρ1・ρ2))Teとなり、HV-Hiモードを設定した場合に、リングギヤ16に伝達されるトルクの大きさは、(1/(1+ρ1))Teとなる。ここで、「ρ1」は分割部7のギヤ比(リングギヤ10の歯数とサンギヤ9の歯数との比率)であり、「ρ2」は変速部8のギヤ比(リングギヤ16の歯数とサンギヤ15の歯数との比率)である。なお、ρ1およびρ2は、「1」よりも小さい値である。
The magnitude of torque transmitted from the
すなわち、HV-Loモードを設定した場合の方が、HV-Hiモードを設定した場合よりも、エンジン1の駆動トルクに対するリングギヤ16(または前輪5R,5L)に伝達されるトルクの比であるトルクの分割率(増幅率)が大きい。なお、上記第1クラッチ機構CL1が、この発明の実施形態における「第1係合機構」に相当し、第2クラッチ機構CL2が、この発明の実施形態における「第2係合機構」に相当する。
That is, when the HV-Lo mode is set, the torque, which is the ratio of the torque transmitted to the ring gear 16 (or the
そして、上記の反力トルクよりも大きなトルクを第1モータ2から出力すると、その余剰分のトルクがエンジン回転数を低下させるように作用し、それとは反対に上記の反力トルクよりも小さなトルクを第1モータ2から出力すると、エンジントルクの一部が、エンジン回転数を増大させるように作用する。すなわち、第1モータ2のトルクを制御することによりエンジン回転数を制御することができる。言い換えると、エンジン回転数が目標回転数となるように第1モータ2のトルクが制御される。
When a torque larger than the reaction torque is output from the
上記のように第1モータ2から反力トルクを出力することにより、第1モータ2が発電機として機能する場合には、エンジン1の動力の一部が第1モータ2により電気エネルギーに変換される。そして、エンジン1の動力から第1モータ2により電気エネルギーに変換された動力分を除いた動力が変速部8におけるリングギヤ16に伝達される。そして、リングギヤ16から前輪5R,5Lに伝達されるトルクが、要求駆動力を出力するために前輪5R,5Lに伝達するべきトルクよりも小さい場合には、第2モータ3からその不足分のトルクを出力する。すなわち、第2モータ3は、要求駆動力を充足するためのアシストトルクを出力する。なお、第1モータ2により変換された電力は、第2モータ3を駆動するために第2モータ3に供給してもよく、蓄電装置Bの充電残量を増加させるために蓄電装置Bに供給してもよい。
By outputting the reaction torque from the
直結モードでは、各クラッチ機構CL_Lo,CL_Hiが係合されることにより、図5に示すように動力分割機構6における各回転要素が同一回転数で回転する。言い換えると、エンジン1と第1モータ2と出力部材(出力ギヤ19)とが差動回転することを制限する。したがって、エンジン1の動力の全てが動力分割機構6から出力される。そのため、エンジン1の動力の一部が、第1モータ2や第2モータ3により電気エネルギーに変換されることがなく、電気エネルギーに変換する際に生じるジュール損などを要因とした損失を抑制でき、動力の伝達効率を向上させることができる。
In the direct connection mode, the clutch mechanisms CL_Lo and CL_Hi are engaged so that the rotary elements in the
切り離しモードでは、各クラッチ機構CL_Lo,CL_Hiが解放されることにより、動力分割機構6を介したエンジン1と前輪5R,5Lとのトルクの伝達が遮断される。したがって、切り離しモードでは、図6に実線で示すようにエンジン1および第1モータ2を停止させることができる。すなわち、分割部7を構成する各回転要素、および変速部8におけるサンギヤ15が停止するとともに、リングギヤ16が車速に応じた回転数で回転し、キャリヤ18が、変速部8のギヤ比とリングギヤ16の回転数とに応じた回転数で回転する。
In the disconnect mode, the transmission of torque between the
なお、切り離しモードでは、例えば、エンジン1を暖機するためなど、種々の条件に応じてエンジン1を駆動していてもよい。具体的には、HV-Hiモードが設定されていた時点からHiクラッチ機構CL_Hiを解放して、破線で示すようにエンジン1と第1モータ2とを独立して回転させてもよい。その場合には、リングギヤ10およびサンギヤ15が、エンジン1と第1モータ2との回転数に応じた回転数で空転する。したがって、上記のようにエンジン1を駆動した場合であっても、各クラッチ機構CL_Lo,CL_Hiを解放することにより、エンジントルクは、駆動輪5R,5Lに伝達されない。
Note that in the disconnection mode, the
上述したHV-Loモード、直結モード、およびHV-Hiモードは、予めHV-ECU28に記憶されたマップに基づいて選択される。そのマップの一例を図7に示してあり、車両Veの運転点に応じて走行モードが選択されるように構成されている。なお、横軸に車速を採り、縦軸に要求駆動力を採ってあり、EV走行可能な領域にハッチングを付してある。
The above HV-Lo mode, direct connection mode, and HV-Hi mode are selected based on a map stored in the HV-
具体的には、図7に示すように比較的低車速の場合や要求駆動力が比較的大きい場合に、HV-Loモードが選択され、比較的高車速でかつ要求駆動力が比較的小さい場合に、HV-Hiモードが選択され、車両Veの運転点がHV-LoモードとHV-Hiモードとを設定する領域の間の運転点の場合に、直結モードが選択されるように構成されている。 Specifically, as shown in FIG. 7, the HV-Lo mode is selected when the vehicle speed is relatively low or when the required driving force is relatively large, and when the vehicle speed is relatively high and the required driving force is relatively small. In addition, when the HV-Hi mode is selected and the driving point of the vehicle Ve is between the regions for setting the HV-Lo mode and the HV-Hi mode, the direct connection mode is selected. there is
また、上記のHV-Loモード、直結モード、HV-Hiモードは、図7に示す各ラインを運転点が横切ることにより切り替えるように構成されている。具体的には、図7における「Lo←Fix」のラインを運転点が右側から左側に向けて横切った場合や、下側から上側に向けて横切った場合に、直結モードからHV-Loモードに切り替えるように構成され、「Lo→Fix」のラインを運転点が左側から右側に向けて横切った場合や、上側から下側に向けて横切った場合に、HV-Loモードから直結モードに切り替えるように構成されている。同様に、図7における「Fix←Hi」のラインを運転点が右側から左側に向けて横切った場合や、下側から上側に向けて横切った場合に、HV-Hiモードから直結モードに切り替えるように構成され、「Fix→Hi」のラインを運転点が左側から右側に向けて横切った場合や、上側から下側に向けて横切った場合に、直結モードからHV-Hiモードに切り替えるように構成されている。 Further, the HV-Lo mode, the direct connection mode, and the HV-Hi mode are configured to be switched when the operating point crosses each line shown in FIG. Specifically, when the operating point crosses the "Lo←Fix" line in FIG. It is configured to switch, and when the operating point crosses the "Lo → Fix" line from left to right or from top to bottom, it switches from HV-Lo mode to direct mode. is configured to Similarly, when the operating point crosses the "Fix←Hi" line in Fig. 7 from the right side to the left side or from the bottom side to the top side, the HV-Hi mode is switched to the direct connection mode. configured to switch from direct connection mode to HV-Hi mode when the operating point crosses the "Fix→Hi" line from left to right or from top to bottom. It is
したがって、HV-Hiモードを設定して走行している状態で、要求駆動力が増加することによって図7にAを付した運転点からBを付した運転点に移行すると、走行モードをHV-Loモードに切り替える。 Therefore, when driving with the HV-Hi mode set and the driving force required increases and the driving point shifts from the operating point labeled A to the operating point labeled B in FIG. Switch to Lo mode.
上記のHV-LoモードやHV-Hiモードは、第1モータ2の回転数を制御することによってエンジン1の回転数を連続的に変化させることができる無段変速機として機能する。したがって、上記のように要求駆動力が増加したことに伴って、エンジン1の運転点が燃費の良好な運転点となるように、エンジン1の目標回転数が変化する。図8には、エンジン1の運転点を定めるためのマップの一例を示してある。なお、図8における横軸に、エンジン回転数Neを採り、縦軸に、エンジントルクTeを採ってあり、実線は、エンジン1の燃費が良好となる運転点を連続的に繋いで示した最適燃費線L1であり、一点鎖線は、HV-Hiモード中にエンジン1に要求されている出力パワーPreq1であり、破線は、要求駆動力が増加したことに伴って要求されるエンジン1の出力パワーPreq2である。
The HV-Lo mode and HV-Hi mode described above function as a continuously variable transmission capable of continuously changing the rotation speed of the
上述したように要求駆動力が増加した場合には、エンジン1に要求される出力パワーが増加する。したがって、HV-Hiモードを設定して走行している時点でエンジン1に要求されるパワーが図8におけるPreq1に相当するパワーである場合には、Preq1と最適燃費線L1とが交わる運転点Aの回転数が目標回転数となっており、その状態で、要求駆動力が増加してエンジン1に要求されるパワーが図8におけるPreq2に相当するパワーに増加すると、Preq2と最適燃費線L1とが交わる運転点Bの回転数が目標回転数となる。すなわち、要求駆動力の増加に伴ってエンジン1の目標回転数が増加する。
When the required driving force increases as described above, the output power required of the
上記のようにHV-HiモードからHV-Loモードに切り替える場合には、Loクラッチ機構CL_Loを係合した後に、Hiクラッチ機構CL_Hiを解放し、またはHiクラッチ機構CL_Hiを解放した後に、Loクラッチ機構CL_Loを係合する。すなわち、直結モードと切り離しモードとのいずれか一方を介して走行モードの切り替えを行うことができる。 When switching from the HV-Hi mode to the HV-Lo mode as described above, after the Lo clutch mechanism CL_Lo is engaged, the Hi clutch mechanism CL_Hi is released, or after the Hi clutch mechanism CL_Hi is released, the Lo clutch mechanism Engage CL_Lo. That is, the driving mode can be switched through either the direct connection mode or the disconnected mode.
直結モードを介してHV-HiモードからHV-Loモードに切り替える場合には、Loクラッチ機構CL_Loを係合するために、キャリヤ12とキャリヤ18との回転数差を所定差まで低下させた後に、Loクラッチ機構CL_Loを係合する。ついで、Hiクラッチ機構CL_Hiを解放する。そして、HV-Loモードに切り替えられた後に、エンジン回転数を目標回転数に追従させるために、エンジン回転数を増加させる。
When switching from the HV-Hi mode to the HV-Lo mode via the direct coupling mode, after the rotational speed difference between the
また、切り離しモードを介してHV-HiモードからHV-Loモードに切り替える場合には、Hiクラッチ機構CL_Hiを解放することにより、図6に破線で示すようにエンジン1で発生するトルクによってエンジン回転数を増加させることができる。また、第1モータ2は、キャリヤ12とキャリヤ18との回転数差が所定差となる回転数に制御することができる。そのため、エンジン回転数の増加に伴ってキャリヤ12とキャリヤ18との回転数差を所定差とすることができ、その時点で、Loクラッチ機構CL_Loを係合することによってHV-Loモードを設定することができる。そして、HV-Loモードに切り替えられた後に、エンジン回転数を目標回転数に追従させるために、エンジン回転数を増加させる。
Further, when switching from the HV-Hi mode to the HV-Lo mode via the disconnection mode, by releasing the Hi clutch mechanism CL_Hi, as shown by the dashed line in FIG. can be increased. Further, the
上述したように車両Veに要求される駆動力(以下、要求駆動力と記す)Freqが増加した場合には、要求駆動力Freqに向けて増加させる所定時間毎の暫定目標駆動力Ftgtを定める。ついで、暫定目標駆動力Ftgtに応じてエンジン1に要求するパワーPreqが求められる。すなわち、暫定目標駆動力Ftgtと車速とを乗算したパワーを、エンジン1の要求パワーPreqとして求める。
As described above, when the driving force Freq required for the vehicle Ve (hereinafter referred to as the required driving force) Freq is increased, a provisional target driving force Ftgt is determined for each predetermined time to be increased toward the required driving force Freq. Next, the power Preq required for the
そして、上記の求められた要求パワーPreqをエンジン1が発生するようにスロットル開度や燃料噴射量などが制御される。また、第1モータ2は、エンジン回転数が予め定められた所定変化率で変化するように回転数制御される。具体的には、エンジン1や動力分割機構6の構成部材の耐久性や、官能試験などによって予め定められた最大変化率、または要求駆動力Freq(または暫定目標駆動力Ftgt)の大きさなどに基づいて予め定められた変化率となるように、第1モータ2が制御される。その場合、第1モータ2の目標回転数と実際の回転数との偏差をフィードバックして、第1モータ2の出力トルクを制御する。すなわち、第1モータ2の目標回転数が実際の回転数よりも低回転数である場合には、第1モータ2のトルクを増加させ、第1モータ2の目標回転数が実際の回転数よりも高回転数である場合には、第1モータ2のトルクを低下させる。
Then, the throttle opening, the fuel injection amount, and the like are controlled so that the
したがって、HV-Loモードが設定されたエンジン回転数を増加させる場合には、主に第1モータ2のトルクが、エンジン回転数の増加率に応じたイナーシャトルク分、低下させられる。その結果、エンジン回転数が増加するため、エンジン1から出力されるトルクは、エンジン1の要求パワーPreqと現時点でのエンジン回転数とに応じたトルクからイナーシャトルクを減じたトルクとなる。すなわち、暫定目標駆動力Ftgtを充足するために要するエンジン1の出力トルクと、実際にエンジン1から出力されるトルクとが乖離する。したがって、上記のようなHV-Loモードに切り替えた後にエンジン回転数を増加させる過程では、暫定目標駆動力Ftgtを充足するために第2モータ3からアシストトルクを出力する。なお、走行モードの切り替え過渡期にも、同様に、実際の駆動力Fcurと暫定目標駆動力Ftgtとが乖離することを抑制するように第2モータ3からアシストトルクが出力される。
Therefore, when increasing the engine speed for which the HV-Lo mode is set, mainly the torque of the
一方、蓄電装置Bの温度やSOCなどを要因として蓄電装置Bから出力される電力が制限されている場合や、第2モータ3の温度を要因として第2モータ3から出力するトルクが制限されている場合など、HV-Loモードに切り替えた後の第2モータ3から出力可能なトルクまで、第2モータ3からトルクが出力されている場合には、上記のようなHV-Loモードに切り替えた後のエンジン回転数の増加過程で、実際の駆動力Fcurと暫定目標駆動力Ftgtとが乖離することを抑制するためのアシストトルクを第2モータ3から出力できない場合がある。そのような場合には、運転者の要求駆動力Freqが出力されるまでの間の実際の駆動力Fcurが、運転者が意図する駆動力よりも過度に低下し、または第2モータ3から充分なアシストトルクが出力できる場合よりも小さくなる。
On the other hand, when the power output from the power storage device B is limited due to factors such as the temperature and SOC of the power storage device B, or when the torque output from the
そのため、この発明の実施形態における制御装置は、暫定目標駆動力Ftgtを充足可能なアシストトルクを第2モータ3から出力できない場合であっても、HV-Loモードに切り替えた後における暫定目標駆動力Ftgtと実際の駆動力Fcurとの乖離量を低減可能な走行モードの切り替えを行うように構成されている。その制御の一例を説明するためのフローチャートを図9に示してある。
Therefore, even if the
図9に示す制御例は、HV-Hiモードを設定して走行している間に繰り返し実行されており、まず、HV-Loモードへのモード切替要求があるか否かを判断する(ステップS1)。このステップS1は、要求駆動力Freqと車速とに基づいて定められる車両Veの運転点と図7に示す走行モードを設定するマップとに基づいて判断することができる。 The control example shown in FIG. 9 is repeatedly executed while driving with the HV-Hi mode set. ). This step S1 can be determined based on the driving point of the vehicle Ve determined based on the required driving force Freq and the vehicle speed and the map for setting the running mode shown in FIG.
HV-Hiモードを維持する場合や、固定段モードへの切り替え要求がある場合、あるいはEV走行モードへの切り替え要求がある場合など、HV-Loモードへのモード切替要求がないことによりステップS1で否定的に判断された場合には、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、HV-Loモードへの切り替え要求があることによりステップS1で肯定的に判断された場合は、直結モードを介してHV-Loモードに切り替えるとした場合におけるHV-Loモードに切り替えた後の予測駆動力Fpreを算出する(ステップS2)。このステップS2は、HV-Loモードに切り替えられた時点からの所定時間毎における実際に出力可能な駆動力を求める。具体的には、現時点のアクセル開度、予め定められたエンジン回転数の所定変化率、蓄電装置Bや第2モータ3の状態に応じて第2モータ3の出力トルクが予め定められた所定トルクTmまで制限されていることを条件として、以下の式(1)に基づいて所定時間毎の最大駆動力を求める。
Fpre=((Te_tgt-Tiner)/(1-ρ1・ρ2)+Tm×γre)×γdiff/R …(1)
If there is no request to switch to the HV-Lo mode, such as when maintaining the HV-Hi mode, when there is a request to switch to the fixed gear mode, or when there is a request to switch to the EV driving mode, then in step S1 If the determination is negative, this routine is temporarily terminated. Conversely, if affirmative determination is made in step S1 because there is a request to switch to the HV-Lo mode, switching to the HV-Lo mode in the case of switching to the HV-Lo mode via the direct mode is performed. Then, the predicted driving force Fpre is calculated (step S2). This step S2 obtains the driving force that can actually be output at predetermined time intervals from the time when the mode is switched to the HV-Lo mode. Specifically, the output torque of the
Fpre=((Te_tgt-Tiner)/(1-ρ1・ρ2)+Tm×γre)×γdiff/R (1)
なお、上式におけるTe_tgtは、エンジン1の目標トルクである。このエンジン1の目標トルクを求めるために、まず、現在のアクセル開度およびその変化率などに基づいて到達するアクセル開度を予測し、その予測されたアクセル開度と現在の車速とに応じた予測された要求駆動力Freqを求める。そして、その予測された要求駆動力Freqと車速とに基づくエンジン1の要求パワーreqと最適燃費線とからエンジン1の目標トルクを求めることができる。また、Tinerは、所定変化率でエンジン回転数を変化させた場合のエンジン1のイナーシャトルクであり、γreは、ドリブンギヤ21とドライブギヤ25とのギヤ比であり、γdiffは、カウンタシャフト20からドライブシャフト26に至るギヤの減速比であり、Rは、前輪5R,5Lのタイヤ半径である。
Note that Te_tgt in the above equation is the target torque of the
ステップS2に続いて、予測された要求駆動力Freqが、予測駆動力Fpreよりも大きいか否かを判断する(ステップS3)。このステップS3は、暫定目標駆動力Ftgtに追従して駆動力を増加させることができないか否かを判断するためのステップである。すなわち、予測された要求駆動力Freqが、予測駆動力Fpreよりも小さい場合には、第2モータ3のトルクを制御することによって、暫定目標駆動力Ftgtに追従して実際の駆動力Fcurを増加させることができる。したがって、予測された要求駆動力Freqが予測駆動力Fpreよりも小さいことによりステップS3で否定的に判断された場合は、通常の走行モードの切り替えと同様に、直結モードを介したHV-Loモードへの切り替えを行って(ステップS4)、このルーチンを一旦終了する。その場合、HV-Loモードに切り替えた後におけるエンジン回転数が予め定められた所定変化率で変化するように、第1モータ2の回転数制御を行う。
After step S2, it is determined whether or not the predicted required driving force Freq is greater than the predicted driving force Fpre (step S3). This step S3 is a step for determining whether or not the driving force cannot be increased to follow the provisional target driving force Ftgt. That is, when the predicted required driving force Freq is smaller than the predicted driving force Fpre, the torque of the
それとは反対に、予測された要求駆動力Freqが予測駆動力Fpreよりも大きいことによりステップS3で肯定的に判断された場合は、HV-Loモードに切り替えた後に、暫定目標駆動力Ftgtに追従して駆動力を変化させることができない。そのため、予測された要求駆動力Freqと予測駆動力Fpreとの差(Ftgt-Fpre)が所定差未満であるか否かを判断する(ステップS5)。なお、ステップS5における所定差は、固定値に限らず、車速や要求駆動力Freqの大きさに応じて定められた可変値であってもよい。 On the contrary, when the predicted required driving force Freq is larger than the predicted driving force Fpre and thus the determination in step S3 is affirmative, the provisional target driving force Ftgt is followed after switching to the HV-Lo mode. driving force cannot be changed by Therefore, it is determined whether or not the difference (Ftgt-Fpre) between the predicted required driving force Freq and the predicted driving force Fpre is less than a predetermined difference (step S5). Note that the predetermined difference in step S5 is not limited to a fixed value, and may be a variable value determined according to the vehicle speed or the magnitude of the required driving force Freq.
予測された要求駆動力Freqと予測駆動力Fpreとの差が所定差以上であることによりステップS5で否定的に判断された場合は、後述するステップS8やステップS9に示す走行モードの切り替えを行ったとしても、運転者が充分な加速感を得られないなどの違和感を抱く可能性がある。そのため、ステップS5で否定的に判断された場合は、切り替え要求をキャンセル(禁止)して(ステップS6)、このルーチンを一旦終了する。すなわち、HV-Hiモードを維持する。 If the difference between the predicted required driving force Freq and the predicted driving force Fpre is equal to or greater than the predetermined difference and the result is negative in step S5, the running mode is switched in steps S8 and S9, which will be described later. Even so, there is a possibility that the driver will feel a sense of incompatibility such as not being able to obtain a sufficient feeling of acceleration. Therefore, if the determination in step S5 is negative, the switching request is canceled (prohibited) (step S6), and this routine is terminated. That is, the HV-Hi mode is maintained.
それとは反対に、予測された要求駆動力Freqと予測駆動力Fpreとの差が所定差未満であることによりステップS5で肯定的に判断された場合は、暫定目標駆動力Ftgtと実際の駆動力Fcurとの差が小さくなるモード切替制御を行う。具体的には、切り離しモードを介した走行モードの切り替え、または直結モードを介しかつHV-Loモードの設定後におけるエンジン回転数の変化率(Neレート)を上記所定変化率よりも小さく設定した走行モードの切り替えを行う。 Conversely, if the difference between the predicted required driving force Freq and the predicted driving force Fpre is less than the predetermined difference and the result of step S5 is affirmative, the provisional target driving force Ftgt and the actual driving force Mode switching control is performed to reduce the difference from Fcur. Specifically, the engine speed change rate (Ne rate) after switching the driving mode via the disconnection mode or after setting the HV-Lo mode via the direct connection mode is set to be smaller than the predetermined rate of change. Switch modes.
上述したように直結モードは、動力分割機構6が一体に回転するモードであるから、車速とエンジン回転数とは比例の関係にあり、したがって、HV-Loモードに切り替えられる時点でのエンジン回転数は、車速に応じた回転数となる。それに対して切り離しモードは、車速と独立してエンジン回転数を変化させながらHV-Loモードに切り替えることができる。したがって、低車速時には、直結モードを介して走行モードを切り替えると、HV-Loモードを設定した時点のエンジン回転数と、要求パワーPreqに応じた目標エンジン回転数Netgtとの差が大きくなる可能性があり、そのような場合には、エンジン回転数の変化率を所定変化率よりも小さく設定すると、エンジン回転数が目標回転数Netgtに到達するまでの時間が長くなる。その結果、HV-Loモードに切り替えた時点から要求駆動力Freqが出力されるまでの期間が長くなる可能性がある。
As described above, the direct connection mode is a mode in which the power split
そのため、予測された要求駆動力Freqと予測駆動力Fpreとの差が所定差未満であることによりステップS5で肯定的に判断された場合は、車速が所定車速未満であるか否かを判断する(ステップS7)。この所定車速は、直結モードを介してHV-Loモードに切り替えたとした場合に、HV-Loモードに切り替えた時点から許容される期間内に所定変化率よりも小さい変化率でエンジン回転数を目標エンジン回転数Netgtまで増加させることができる車速に設定することができる。 Therefore, if the difference between the predicted required driving force Freq and the predicted driving force Fpre is less than the predetermined difference and the result of step S5 is affirmative, it is determined whether the vehicle speed is less than the predetermined vehicle speed. (Step S7). If the vehicle speed is switched to the HV-Lo mode via the direct coupling mode, the target engine speed is set at a rate of change smaller than the predetermined rate within an allowable period from the time of switching to the HV-Lo mode. It is possible to set a vehicle speed that can be increased up to the engine speed Netgt.
車速が所定車速未満であることによりステップS7で肯定的に判断された場合は、切り離しモードを介した走行モードの切り替えを行って(ステップS8)、このルーチンを一旦終了する。それとは反対に、車速が所定車速以上であることによりステップS7で否定的に判断された場合は、直結モードを介しかつHV-Loモードの設定後におけるエンジン回転数の変化率を上記所定変化率よりも小さく設定した走行モードの切り替えを行って(ステップS9)、このルーチンを一旦終了する。なお、ステップS9におけるエンジン回転数の変化率は、暫定目標駆動力Ftgtと予測駆動力Fpreとの駆動力差が許容差となるように定めればよく、駆動力差の大きさに応じて変更してもよく、予め定めた固定値であってもよい。 If the vehicle speed is less than the predetermined vehicle speed and the determination in step S7 is affirmative, the running mode is switched via the disconnection mode (step S8), and this routine ends. Conversely, if the vehicle speed is equal to or higher than the predetermined vehicle speed and thus the determination in step S7 is negative, the rate of change in the engine speed through the direct connection mode and after setting the HV-Lo mode is reduced to the predetermined rate of change. Then, the running mode is switched to a value smaller than , (step S9), and this routine is once terminated. Note that the rate of change in the engine speed in step S9 may be determined so that the driving force difference between the provisional target driving force Ftgt and the predicted driving force Fpre becomes an allowable difference, and is changed according to the magnitude of the driving force difference. It may be a predetermined fixed value.
図10は、ステップS8を実行することによって切り離しモードを介して走行モードの切り替えを行った場合におけるアクセル開度、駆動力、エンジン回転数、エンジントルク、および第2モータ(MG2)3のトルクの変化を示すタイムチャートである。図10に示す例では、t0時点でHV-Hiモードが設定されて走行しており、t1時点で、アクセル開度が増加している。それに伴って、エンジン回転数およびエンジントルクならびに第2モータ3のトルクが増加し始め、その結果、駆動力が増加し始めている。なお、第2モータ3は、エンジン回転数を増加させたことによる駆動力の不足分を補うために増加している。
FIG. 10 shows the accelerator opening, the driving force, the engine speed, the engine torque, and the torque of the second motor (MG2) 3 when the driving mode is switched via the disconnection mode by executing step S8. It is a time chart showing changes. In the example shown in FIG. 10, the vehicle is running with the HV-Hi mode set at time t0, and the accelerator opening increases at time t1. Along with this, the engine speed, the engine torque, and the torque of the
t1時点からt2時点までの間のアクセル開度に応じた要求駆動力FreqがHV-Loモードに切り替える駆動力まで増加している。したがって、t2時点以前に図9におけるステップS1で肯定的に判断され、予測駆動力Fpreが求められる。図10に示す例では、予測駆動力Fpreが予測された要求駆動力Freqよりも小さく、またその駆動力差が所定差未満であり、更に車速が所定車速未満である。したがって、t2時点で切り離しモードを介したHV-Loモードへの切り替えが実行される。 The required driving force Freq corresponding to the accelerator opening from time t1 to time t2 increases to the driving force required to switch to the HV-Lo mode. Therefore, affirmative determination is made in step S1 in FIG. 9 before time t2, and the predicted driving force Fpre is obtained. In the example shown in FIG. 10, the predicted driving force Fpre is smaller than the predicted required driving force Freq, the driving force difference is less than the predetermined difference, and the vehicle speed is less than the predetermined vehicle speed. Therefore, switching to the HV-Lo mode via the disconnection mode is performed at time t2.
そのため、t2時点でHiクラッチ機構CL_Hiを解放して、切り離しモードに切り替えられている。その結果、エンジン回転数を低下させる方向の反力が作用しなくなることにより、エンジン1で発生するトルクによってエンジン回転数が増加している。なお、直結モードを介してHV-Loモードに切り替える場合のエンジン回転数の変化を破線で示してあり、直結モードを設定する場合よりも切り離しモードを設定することによって、エンジン回転数を高回転数まで増加させることができている。
Therefore, at time t2, the Hi clutch mechanism CL_Hi is released and switched to the disconnection mode. As a result, since the reaction force in the direction of decreasing the engine speed does not act, the torque generated in the
上記のように切り離しモードに切り替えられることによって、エンジン1から前輪5R,5Lにトルクが伝達されないため、第2モータ3から出力されるトルクのみで駆動することになる。そのため、暫定目標駆動力Ftgtに応じたトルクが第2モータ3に要求されるため、第2モータ3のトルクが増加している。一方、第2モータ3は、t2時点で最大トルクまで増加させたとしても、暫定目標駆動力Ftgtを充足することができず、その結果、暫定目標駆動力Ftgt(破線)よりも、実際の駆動力Fcur(実線)が小さく、また切り離しモードが設定されている期間の駆動力が一定となるように停滞している。
By switching to the disconnection mode as described above, torque is not transmitted from the
そして、t3時点でキャリヤ12とキャリヤ18との回転数が一致することによりLoクラッチ機構CL_Loが係合されてHV-Loモードが設定されている。その結果、エンジントルクの一部が前輪5R,5Lに伝達されることによって、実際の駆動力Fcurが増加し始めている。なお、図10に示す例では、t3時点からアクセル開度が一定に保たれている。
At time t3, the rotational speeds of the
そのt3時点からアクセル開度および車速に応じたエンジン1の要求パワーPreqと最適燃費線とに基づいたエンジン1の目標回転数に向けてエンジン回転数が増加している。そのエンジン回転数を目標回転数まで増加させる期間(t4とt3との期間)を、直結モードを介した走行モードの切り替えを行った場合と同一とすると、エンジン回転数の増加率が小さくなる。これは、上述したように切り離しモードを介して走行モードを切り替えることにより、HV-Loモードを介して走行モードを切り替えるよりも、HV-Loモードに切り替わる時点のエンジン回転数を高回転数とすることができるためである。
From time t3, the engine speed increases toward the target speed of the
したがって、エンジン回転数を目標回転数に向けて増加させる過程でのイナーシャトルクを小さくすることができ、その結果、エンジン1から出力されるトルク、すなわち、エンジン1で発生させたトルク(破線)からイナーシャトルクを減じたトルクが、直結モードを介して走行モードを切り替えた場合(一点鎖線)よりも、切り離しモードを介して走行モードを切り替えた場合(実線)の方が大きくなる。そのため、HV-Loモードに切り替えた後における暫定目標駆動力Ftgtと実際の駆動力Fcurとの乖離量を小さくすることができ、運転者が加速感を得られないなどの違和感を抱くことを抑制できる。なお、図10に示す例では、エンジン回転数が目標回転数まで増加した時点で、要求駆動力Freqまで実際の駆動力Fcurが増加している。 Therefore, it is possible to reduce the inertia torque in the process of increasing the engine speed toward the target speed. The torque obtained by reducing the inertia torque becomes larger when the running mode is switched via the disconnected mode (solid line) than when the running mode is switched via the direct connection mode (chain line). Therefore, it is possible to reduce the amount of deviation between the provisional target driving force Ftgt and the actual driving force Fcur after switching to the HV-Lo mode, thereby preventing the driver from having a sense of discomfort such as not being able to feel acceleration. can. In the example shown in FIG. 10, when the engine speed increases to the target speed, the actual driving force Fcur increases to the required driving force Freq.
図11は、ステップS9を実行することによって直結モードを介して走行モードの切り替えを行った場合におけるアクセル開度、駆動力、エンジン回転数、エンジントルク、および第2モータ(MG2)3のトルクの変化を示すタイムチャートである。図11に示す例では、図10に示す例と同様に、t10時点でHV-Hiモードが設定されて走行しており、t11時点で、アクセル開度が増加している。それに伴って、エンジン回転数およびエンジントルクならびに第2モータ3のトルクが増加し始め、その結果、駆動力が増加し始めている。なお、第2モータ3は、エンジン回転数を増加させたことによる駆動力の不足分を補うために増加している。
FIG. 11 shows the accelerator opening, driving force, engine speed, engine torque, and torque of the second motor (MG2) 3 when the driving mode is switched via the direct mode by executing step S9. It is a time chart showing changes. In the example shown in FIG. 11, as in the example shown in FIG. 10, the vehicle is running with the HV-Hi mode set at time t10, and the accelerator opening increases at time t11. Along with this, the engine speed, the engine torque, and the torque of the
t11時点からt12時点までの間のアクセル開度に応じた要求駆動力FreqがHV-Loモードに切り替える駆動力まで増加している。したがって、t12時点以前に図9におけるステップS1で肯定的に判断され、予測駆動力Fpreが求められる。図11に示す例では、予測駆動力Fpreが予測された要求駆動力Freqよりも小さく、またその駆動力差が所定差未満であり、更に車速が所定車速以上である。したがって、t12時点で直結モードを介したHV-Loモードへの切り替えが実行される。 Between time t11 and time t12, the required driving force Freq corresponding to the accelerator opening increases to the driving force required to switch to the HV-Lo mode. Therefore, before time t12, step S1 in FIG. 9 is affirmatively determined, and the predicted driving force Fpre is obtained. In the example shown in FIG. 11, the predicted driving force Fpre is smaller than the predicted required driving force Freq, the driving force difference is less than the predetermined difference, and the vehicle speed is equal to or higher than the predetermined vehicle speed. Therefore, switching to the HV-Lo mode via the direct connection mode is performed at time t12.
そのため、t12時点でLoクラッチ機構CL_Loを係合して、直結モードに切り替えられている。直結モードは、エンジン1のトルクを前輪5R,5Lに伝達することができるため、図10に示す例とは異なり、第2モータ3のトルクは、t12時点以前のトルクと同一のトルクに維持され、かつ実際の駆動力Fcurが増加し続けている。
Therefore, at time t12, the Lo clutch mechanism CL_Lo is engaged to switch to the direct connection mode. In the direct connection mode, the torque of the
そして、t13時点でHiクラッチ機構CL_Hiが解放されてHV-Loモードが設定されている。したがって、そのt13時点からアクセル開度および車速に応じたエンジン1の要求パワーPreqと最適燃費線とに基づいたエンジン1の目標回転数に向けてエンジン回転数が増加している。具体的には、第2モータ3から充分なアシストトルクを出力できる場合(破線)にはt14時点でエンジン回転数が目標回転数まで増加するのに対して、ここに示す実施例では、t15時点でエンジン回転数が目標回転数まで増加する。言い換えると、HV-Loモードが設定された時点からのエンジン回転数の増加率を、第2モータ3から充分なアシストトルクを出力できる場合と比較して小さくしている。なお、図11に示す例では、t13時点からアクセル開度が一定に保たれている。
At time t13, the Hi clutch mechanism CL_Hi is released and the HV-Lo mode is set. Therefore, from time t13, the engine speed increases toward the target speed of the
したがって、エンジン回転数が目標回転数に増加するまでの期間が長くなるものの、エンジン回転数を目標回転数に向けて増加させる過程でのイナーシャトルクを小さくすることができる。その結果、エンジン1から出力されるトルク、すなわち、エンジン1で発生させたトルク(破線)からイナーシャトルクを減じたトルクが、エンジン回転数の増加率が大きい場合(一点鎖線)よりも、エンジン回転数の増加率を小さくした場合(実線)の方が大きくなる。そのため、HV-Loモードに切り替えた後における暫定目標駆動力Ftgtと実際の駆動力Fcurとの乖離量を小さくすることができ、運転者が加速感を得られないなどの違和感を抱くことを抑制できる。なお、図11に示す例では、要求駆動力Freqに実際の駆動力Fcurが増加するまでの期間が長くなるものの、暫定目標駆動力Ftgtと予測駆動力Fpreとの差(Ftgt-Fpre)が許容可能な所定差未満である場合(ステップS5で肯定的に判断された場合)に限り、エンジン回転数の増加率を小さい値に設定するように構成されているため、その駆動力不足によって運転者が違和感を抱くことを抑制できる。
Therefore, although the period until the engine speed increases to the target speed becomes longer, the inertia torque can be reduced in the process of increasing the engine speed toward the target speed. As a result, the torque output from the
上述したようにHV-Loモードを設定した後にエンジン回転数を増加させることによるイナーシャトルク、および第2モータ3から出力可能なトルクを考慮して、HV-Loモードを設定した後の駆動力を予測し、その予測された駆動力が要求駆動力よりも小さい場合に、切り離しモードを介してHV-Loモードに切り替え、あるいは直結モードを介してHV-Loモードに切り替えるとともに、HV-Loモードに切り替えた後のエンジン回転数の変化率を小さく設定することにより、HV-Loモードに切り替えた後における暫定目標駆動力と実際の駆動力との乖離量を低減することができる。その結果、運転者が加速感を得られないなどの違和感を抱くことを抑制できる。
Considering the inertia torque caused by increasing the engine speed after setting the HV-Lo mode as described above and the torque that can be output from the
なお、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両は、上述した構成に限らず、例えば、エンジンと駆動輪とが一方の差動機構に連結され、第1モータが他方の差動機構に連結されていてもよく、あるいは第1モータと駆動輪とが一方の差動機構に連結され、エンジンが他方の差動機構に連結されていてもよい。また、第2モータは、エンジンからトルクが伝達される駆動輪に限らず、他の駆動輪(例えば、後輪)にトルクを伝達するように連結されていてもよい。 The hybrid vehicle according to the embodiment of the present invention is not limited to the configuration described above. For example, the engine and drive wheels are connected to one differential mechanism, and the first motor is connected to the other differential mechanism. Alternatively, the first motor and drive wheels may be connected to one differential mechanism, and the engine may be connected to the other differential mechanism. Moreover, the second motor may be connected so as to transmit torque not only to the drive wheels to which torque is transmitted from the engine, but also to other drive wheels (for example, rear wheels).
1 エンジン
2,3 モータ
4 駆動装置
5R,5L 前輪(駆動輪)
6 動力分割機構
7 分割部
8 変速部
9,15 サンギヤ
10,16,24 リングギヤ
12,18 キャリヤ
19 出力ギヤ
27 電子制御装置(ECU)
B 蓄電装置
CL_Lo,CL_Hi クラッチ機構
Ve 車両
1
6
B Power storage device CL_Lo, CL_Hi Clutch mechanism Ve Vehicle
Claims (2)
前記エンジンが連結された回転要素と、前記第1モータが連結された回転要素と、前記駆動輪が連結された回転要素とのうちの他の回転要素である第4回転要素と、前記第3回転要素に連結された第5回転要素と、第6回転要素との三つの回転要素が差動作用を行うように構成された第2差動機構と、
前記第1回転要素と前記第2回転要素とのいずれか一方の回転要素と、前記第6回転要素とを選択的に連結する第1係合機構と、
前記第4回転要素と前記第5回転要素と前記第6回転要素とのいずれか一対の回転要素を選択的に連結する第2係合機構と、
前記駆動輪または前記駆動輪とは異なる他の駆動輪に連結された第2モータとを備え、
前記第1係合機構を係合しかつ前記第2係合機構を解放したローモードと、前記第1係合機構を解放しかつ前記第2係合機構を係合したハイモードと、前記第1係合機構および前記第2係合機構を係合した固定段モードと、前記第1係合機構および前記第2係合機構を解放した切り離しモードとの走行モードを設定することができるように構成されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記エンジン、前記第1モータ、前記第2モータ、前記第1係合機構、および前記第2係合機構を制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、
前記ハイモードを設定して走行している時に、前記ローモードへの前記走行モードの切り替えが要求された場合に、前記ローモードに切り替えた後に前記エンジンの回転数を予め定められた所定変化率で増加させた場合の前記ハイブリッド車両の駆動力を予測し、
前記ハイブリッド車両の要求駆動力と前記予測された前記ハイブリッド車両の駆動力との差が、予め定められた所定差以下であって、車速が予め定められた所定車速未満の場合には、前記切り離しモードを介して前記ローモードに切り替え、
前記要求駆動力と前記予測された前記ハイブリッド車両の駆動力との差が前記所定差以下であって、車速が前記所定車速以上の場合には、前記固定段モードを介して前記ローモードに切り替えるとともに、前記ローモードに切り替えられた後の前記エンジンの回転数を前記所定変化率よりも小さい変化率で増加させる
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 a first rotating element and a second rotating element, which are two rotating elements selected from a rotating element to which an engine is connected, a rotating element to which a first motor is connected, and a rotating element to which a drive wheel is connected; a first differential mechanism configured such that the three rotary elements perform a differential action with the three rotary elements;
a fourth rotating element that is the other rotating element among the rotating element to which the engine is connected, the rotating element to which the first motor is connected, and the rotating element to which the driving wheel is connected; a second differential mechanism configured so that three rotary elements, that is, a fifth rotary element connected to the rotary element and a sixth rotary element, perform a differential action;
a first engaging mechanism that selectively couples one of the first rotating element and the second rotating element and the sixth rotating element;
a second engagement mechanism that selectively couples any one pair of the fourth rotating element, the fifth rotating element, and the sixth rotating element;
a second motor connected to the drive wheel or another drive wheel different from the drive wheel,
a low mode in which the first engagement mechanism is engaged and the second engagement mechanism is released; a high mode in which the first engagement mechanism is released and the second engagement mechanism is engaged; A running mode can be set between a fixed stage mode in which the first engagement mechanism and the second engagement mechanism are engaged and a separated mode in which the first engagement mechanism and the second engagement mechanism are released. In the configured hybrid vehicle control device,
a controller that controls the engine, the first motor, the second motor, the first engagement mechanism, and the second engagement mechanism;
The controller is
When switching the running mode to the low mode is requested while running with the high mode set, the engine speed is changed at a predetermined rate of change after switching to the low mode. Predicting the driving force of the hybrid vehicle when increased by
When the difference between the required driving force of the hybrid vehicle and the predicted driving force of the hybrid vehicle is equal to or less than a predetermined difference and the vehicle speed is less than the predetermined vehicle speed, the disconnection is performed. switch to said low mode via a mode;
When the difference between the required driving force and the predicted driving force of the hybrid vehicle is equal to or less than the predetermined difference and the vehicle speed is equal to or greater than the predetermined vehicle speed, the mode is switched to the low mode via the fixed stage mode. and increasing the rotation speed of the engine after being switched to the low mode at a rate of change smaller than the predetermined rate of change.
前記コントローラは、
前記要求駆動力と前記予測された前記ハイブリッド車両の駆動力との差が、前記所定差よりも大きい場合には、前記ハイモードから前記ローモードへの前記走行モードの切り替えを禁止する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 In the hybrid vehicle control device according to claim 1,
The controller is
switching of the driving mode from the high mode to the low mode is prohibited when a difference between the required driving force and the predicted driving force of the hybrid vehicle is larger than the predetermined difference. A control device for a hybrid vehicle.
Priority Applications (1)
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