CN103112347A - 混合动力车辆用驱动装置的变速控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种消除变速操作时的失效感并且能够降低变速冲击的混合动力车辆用驱动装置的变速控制装置。该变速控制装置将具有发动机、自动变速器、离合器及电动发电机的混合动力车辆用驱动装置作为控制对象，并具有以下单元：指示由油门单元的操作量来决定的驾驶人员要求扭矩的单元；在变速条件成立时，减少发动机扭矩并生成马达扭矩，并且使离合器处于断开状态，而在切换齿轮系之后使离合器返回至连接状态，减少马达扭矩并增加发动机扭矩的单元；在切换齿轮系以使变速比变大之后，在从发动机转速减去变速器输入转速而得到的转速差超过第一规定值的期间内，通过从驾驶人员要求扭矩减去离合器扭矩来求出马达扭矩的单元。

Description

混合动力车辆用驱动装置的变速控制装置

技术领域

本发明涉及具有发动机及马达作为行驶驱动源的混合动力车辆用驱动装置的变速控制装置。

背景技术

近年来，具有发动机及马达作为行驶驱动源的混合动力车辆快速普及，各种方式的驱动装置得以实用化。例如，具有如下结构，即，在发动机的动力输出轴上经由离合器连接自动变速器的输入轴，在自动变速器的输出轴和驱动轮之间连接了马达。在该结构中，通过采用兼具有发电功能的电动发电机来作为马达而不需另外独立的发电机的情况较多。另外，作为自动变速器，例如能够利用在选择性使多个齿轮对中的一对齿轮啮合的手动变速器上附加促动器来实现自动化的AMT（手自一体变速器：automated manualtransmission）。在输入侧具有离合器的AMT，与在输入侧具有液力变矩器的行星齿轮式自动变速器等相比，具有扭矩传递的直接感觉优良的优点。

优选地，通过在变速操作的途中也确保上述扭矩传递的直接感觉，而在离合器的断开状态下也不产生失效感。本申请的申请人在专利文献1中公开了消除了变速中的失效感的混合动力车辆用动力传递装置。专利文献1的动力传递装置具有内燃机、变速器、配设在内燃机和变速器之间的离合器、配设在离合器和驱动轮之间的电动机、控制部。并且，控制部具有如下特征，即，在检测出变速点时，在断开离合器之前驱动电动机。由此，即使离合器被断开而不能传递内燃机的驱动扭矩，也能够传递电动机的驱动扭矩，因而驱动轮不会处于完全的从动状态。并且，在切换变速挡时不会产生由机械晃动引起的异音及振动，另外，消除变速中的失效感而提高了变速感。

专利文献1：日本特开2002-188716号公报

但是，在以专利文献1为代表的混合动力车辆用驱动装置中，能够在进入变速操作之前，使离合器处于半连接状态来将内燃机（发动机）的驱动扭矩（发动机扭矩）转变为电动机的驱动扭矩（马达扭矩），并且在变速操作之后返回至原样。由此，具有在变速期间中向驱动轮传递的驱动扭矩不中断而行驶稳定且不会感到失效感的优点。当此时的马达扭矩不适当时，对发动机扭矩加上马达扭矩而得到的驱动扭矩发生大幅变动而产生变速冲击，从而降低变速感。因此，在变速期间中，优选产生补偿发动机扭矩的减少量的马达扭矩来抑制驱动扭矩的变动。然而，难以直接检测发动机扭矩，从而不容易准确地决定马达扭矩的适当的量。

一般能够根据扭矩特性图来推定发动机扭矩。在扭矩特性图中，横轴为动力输出轴的转速，纵轴为发动机扭矩，用以节气门开度（燃料供给量）作为参数的多个曲线表示发动机扭矩的转速依存性。通过在扭矩特性图上应用某一时间点的转速及节气门开度，能够推定在该时间点的发动机扭矩。然而，扭矩特性图表示发动机处于恒定的动作状态时的静态的特性，在如进行变速操作时那样转速发生变化的过渡状态下，发动机扭矩的推定精度下降。

例如，在从低速挡向高速挡的升挡变速操作时，通过使离合器接合来减少发动机的转速。此时，在减速中途的时间点，驱动扭矩大于根据扭矩特性图来求出的发动机扭矩。这是因为，在动力输出轴上通常设置有飞轮而在该飞轮上积蓄有惯性扭矩，在发动机扭矩加上惯性扭矩而成为驱动扭矩。由此，在生成马达扭矩以补偿根据扭矩特性图来求出的发动机扭矩时，向驱动轮传递的实际的驱动扭矩过剩了惯性扭矩的大小而导致产生变速冲击。

发明内容

本发明是鉴于上述背景技术的问题点而做出的，要解决的问题在于，提供一种混合动力车辆用驱动装置的变速控制装置，该变速控制装置将具有发动机、马达、离合器及自动变速器的混合动力车辆用驱动装置作为控制对象，能够消除变速操作时的失效感并且降低变速冲击。

解决上述问题的技术方案1的混合动力车辆用驱动装置的变速控制装置，将混合动力车辆用驱动装置作为控制对象，对自动变速器的齿轮系进行切换控制，该混合动力车辆用驱动装置具有：所述自动变速器，其具有输入轴和输出轴，所述输入轴被从安装在车辆上的发动机的动力输出轴输出并且由输出控制机构控制的发动机扭矩驱动来进行旋转，所述输出轴与驱动轮旋转连接，并且，该自动变速器通过齿轮切换机构来选择性地使多个齿轮系中的一个齿轮系啮合连接，所述多个齿轮系能够以不同的变速比使所述输入轴和所述输出轴旋转连接，离合器，其能够在使所述发动机的所述动力输出轴和所述自动变速器的所述输入轴旋转连接的连接状态和解除连接的断开状态之间进行操作，离合器驱动机构，其能够对由所述离合器传递的离合器扭矩进行调整，马达，其与所述自动变速器的所述输出轴及所述驱动轮旋转连接，通过生成能够与所述发动机扭矩相加的马达扭矩来驱动所述驱动轮；该混合动力车辆用驱动装置的变速控制装置具有：扭矩指示单元，其指示将基于由驾驶人员操作的油门单元的操作量来决定的所述驱动轮所要求的驱动扭矩换算为所述发动机扭矩而得到的驾驶人员要求扭矩，变速控制单元，其在变速条件成立时，通过所述输出控制机构来减少所述发动机扭矩，并且驱动所述马达来生成所述马达扭矩，通过所述离合器驱动机构来使所述离合器处于所述断开状态，在通过所述齿轮切换机构切换所述齿轮系之后，通过所述离合器驱动机构来使所述离合器返回至所述连接状态，使所述马达扭矩减少，并使所述发动机扭矩增加，马达扭矩计算单元，其在通过所述齿轮切换机构来切换所述齿轮系以使所述变速比变大之后，在从所述发动机的所述动力输出轴的转速减去所述自动变速器的所述输入轴的转速而得到的转速差超过第一规定值的期间内，基于从所述驾驶人员要求扭矩减去所述离合器扭矩而得到的第一减法值来求出所述马达扭矩。

技术方案2在技术方案1的基础上，其特征在于，在通过所述齿轮切换机构来切换所述齿轮系以使所述变速比变大之后，在所述转速差减少至第二规定值以下时，所述马达扭矩计算单元基于从所述驾驶人员要求扭矩减去所述发动机扭矩的推定值而得到的第二减法值来求出所述马达扭矩。

技术方案3在技术方案2的基础上，其特征在于，所述第二规定值小于所述第一规定值；在通过所述齿轮切换机构来切换所述齿轮系以使所述变速比变大之后，在所述转速差渐减而达到第二规定值为止，所述马达扭矩计算单元利用所述第一减法值，在所述转速差减少至在第二规定值以下时，所述马达扭矩计算单元利用所述第二减法值，即使暂时减少至所述第二规定值以下的转速差发生变动而超过第二规定值，只要不超过所述第一规定值，则所述马达扭矩计算单元还继续利用所述第二减法值，在暂时减少的转速差再次超过所述第一规定值时，所述马达扭矩计算单元利用所述第一减法值。

技术方案4在技术方案1至3中的任一技术方案的基础上，其特征在于，在将所述发动机的所述动力输出轴和所述驱动轮之间的减速比设定为发动机侧减速比，将所述马达的动力输出轴和所述驱动轮之间的减速比设定为马达侧减速比时，所述马达扭矩计算单元通过对所述第一减法值或所述第二减法值乘以所述发动机侧减速比之后除以所述马达侧减速比，来求出所述马达的所述动力输出轴的马达扭矩。

在技术方案1的混合动力车辆用驱动装置的变速控制装置的发明中，在变速条件成立而通过齿轮切换机构来切换齿轮系以使变速比变大之后（进行升挡变速操作之后），在从发动机的动力输出轴的转速减去自动变速器的输入轴的转速而得到的转速差超过第一规定值的期间内，基于从驾驶人员要求扭矩减去离合器扭矩而得到的第一减法值来求出马达扭矩。一般而言，在刚刚进行升挡变速操作之后，发动机转速大于变速器输入转速，一边使离合器处于半连接状态来渐渐地消除转速差，一边增加发动机扭矩。在此，在消除转速差期间，传递对发动机扭矩加上旋转变化量的扭矩。因此，在对向驱动轮传递的驱动扭矩进行控制时，与利用例如通过扭矩特性图来求出的发动机扭矩的推定值的情况相比，利用离合器扭矩时精度变得更高。因此，在本发明中，在转速差大的期间，通过利用马达生成相当于第一减法值的马达扭矩，能够使向驱动轮传递的实际驱动力与驾驶人员要求扭矩大致一致。由此，能够消除失效感并且降低变速冲击。

在技术方案2的发明中，在通过齿轮切换机构来切换齿轮系以使变速比变大之后（在进行升挡变速操作之后），在所述转速差减少至第二规定值以下时，基于从驾驶人员要求扭矩减去发动机扭矩的推定值来得到的第二减法值来求出马达扭矩。在离合器的连接状态的程度变高并且转速差减少时，离合器扭矩仅表示能够传递的扭矩容量而不表示实际传递的扭矩。因此，在对向驱动轮传递的驱动扭矩进行控制时，与利用离合器扭矩的情况相比，利用例如通过扭矩特性图来求出的发动机扭矩的推定值时精度变得更高。因此，在本发明中，在转速差减少时，通过利用马达生成相当于第二减法值的马达扭矩，能够使向驱动轮传递的实际驱动力与驾驶人员要求扭矩大致一致。由此，能够消除失效感并且降低变速冲击。

在技术方案3的发明中，通过对转速差和第一规定值及第二规定值进行比较，因旋转判定滞后（hysteresis），而决定利用第一减法值还是利用第二减法值。由此，假设转速差在境界区域附近产生反复增减变动的波动，也能够消除频繁地切换第一减法值及第二减法值的繁杂性，从而变速控制装置的动作变得稳定。

在技术方案4的发明中，通过对第一减法值或第二减法值乘以发动机侧减速比之后除以马达侧减速比，来求出马达的动力输出轴的马达扭矩。发动机扭矩、离合器扭矩及驾驶人员要求扭矩是发动机的动力输出轴的扭矩量，通过进行考虑了发动机侧减速比及马达侧减速比的换算，能够求出马达的动力输出轴的马达扭矩。由此，在进行变速控制时通过准确地控制马达，能够生成适当的马达扭矩。

附图说明

图1是示意性说明成为实施方式的变速控制装置的控制对象的混合动力车辆用驱动装置的装置结构的图。

图2是说明图1中的发动机、自动变速器及离合器的概略结构的图。

图3是例示说明离合器的扭矩传递特性的图。

图4是说明实施方式的变速控制装置的变速控制动作的时序图。

图5是说明马达扭矩计算单元的计算处理步骤的图。

图6是说明实施方式的变速控制装置的作用的图。

图7是说明在切换齿轮系（gear train）之后仅基于发动机扭矩推定值来生成马达扭矩的以往技术的作用的图。

图8是说明在整个变速期间内不生成马达扭矩的以往技术的作用的图。

附图标记的说明

1混合动力车辆用驱动装置

2发动机

21动力输出轴

22发动机转速传感器

23节气门阀（throttle valve）（输出控制机构）

24节气门用促动器

25节气门传感器

26起动机（starter）

27点火开关

3自动变速器

31输入轴

32输出轴

33齿轮系

34换挡促动器（齿轮切换机构）

35选择促动器（齿轮切换机构）

37转速传感器

4离合器

41飞轮

42离合器片

43离合器摩擦片

44压盘

45膜片弹簧

46离合器盖

47油压直接油缸（同心分泵）

48离合器促动器（离合器驱动机构）

5电动发电机

55变换器

56电池

61发动机ECU

62变速器ECU

63马达ECU

64电池ECU

65HV-ECU

71油门开度传感器

72车速传感器

90底盘

91驱动前轮

92车轴

93差动装置

Tdrv驾驶人员要求扭矩

Te发动机扭矩

TeX发动机扭矩推定值

TeY发动机扭矩要求值

Ma离合器的操作量

Tc离合器扭矩

Tm、Tm5、Tm6马达扭矩

Tm1马达扭矩（第一减法值）

Tm2马达扭矩（第二减法值）

Tgm电动发电机的动力输出轴上的马达扭矩

Ne发动机转速

Ni变速器输入转速

ΔN转速差（＝Ne-Ni）

N1第一规定值

N2第二规定值

具体实施方式

参照图1至图8，对本发明的实施方式的混合动力车辆用驱动装置的变速控制装置进行说明。图1是示意性说明成为实施方式的变速控制装置的控制对象的混合动力车辆用驱动装置1的装置结构的图。混合动力车辆用驱动装置1如下构成，即：在底盘90的靠近前方的位置并排安装作为行驶驱动源的发动机2及电动发电机5（相当于本发明的马达），并且能够通过发动机2及电动发电机5中的一方或双方来对驱动前轮91进行驱动。除此之外，混合动力车辆用驱动装置1还具有自动变速器3及离合器4等。图2是说明图1中的发动机2、自动变速器3及离合器4的概略结构的图。在图1及图2中，使结构装置间连接的虚线箭头表示控制流程。

如图1所示，发动机2以卧式配设在底盘90上的驱动前轮91的车轴92的前侧。发动机2、离合器4及自动变速器3这三者以记载的顺序排列配设在车宽方向上，发动机2的动力输出轴21和自动变速器3的输入轴31之间共有旋转轴线。在发动机2的动力输出轴21附近设置有用于检测轴21的转速的非接触式发动机转速传感器22。另外，如在图2中示意性示出那样，在发动机2上设置有调整空气吸入量的节气门阀23及根据空气吸入量来调整燃料供给量的省略图示的喷射器（indicator）。并且，设置有对节气门阀23的节气门开度Slt进行调整的节气门用促动器24及对节气门开度Slt进行检测的节气门传感器25。节气门阀23及喷射器相当于控制从动力输出轴21输出的发动机扭矩Te的输出控制机构。

离合器4是干式/单板式的油压操作类型的摩擦离合器。离合器4由飞轮41、离合器片42、压盘44、膜片弹簧45、离合器盖46、油压直接油缸（directcylinder）（同心分泵（concentric slave cylinder））47及离合器促动器48等构成。如图2所示，飞轮41由铸铁等形成并形成为厚的圆板状，并具有保持惯性的质量，该飞轮41与发动机2的动力输出轴21固定在同轴上。从飞轮41上的与发动机2相反的一侧的靠近外周处，朝向轴线方向立设有大致呈筒状的离合器盖46。在离合器盖46的内侧与飞轮41相邻地配设有大致呈圆板状的离合器片42。离合器片42在中心部与自动变速器3的输入轴31花键结合，从而离合器片42与输入轴31以一体方式旋转，在该离合器片42的靠近外周的两面上粘合有离合器摩擦片43。

与离合器片42相邻地，在轴线方向上能够移动地设置有大致呈环状的压盘44。作为驱动压盘44的构件，设置有膜片弹簧45及油压直接油缸47。并且，作为离合器驱动机构，设置有对油压直接油缸47进行操作的离合器促动器48。离合器促动器48由直流马达（M）481、由蜗轮（worm gear）构成的减速机构482、输出轮483、输出杆484、主油缸（总泵）（mastercylinder：）485、辅助弹簧（assist spring）486及行程传感器487等构成。

在离合器促动器48的直流马达481被驱动而进行转动时，经由减速机构482而使输出轮483转动，从而输出杆484向前方（图2中的左方）或后方（图2中的右方）移动。于是，在主油缸485内产生油压，并且传递油压而驱动油压直接油缸47，从而经由膜片弹簧45在轴线方向上驱动压盘44。在压盘44与飞轮41之间能够夹入离合器片42并按压离合器片42，并能使相对于飞轮41而进行滑动旋转的离合器片42的离合器摩擦片43的按压负荷发生变化。此外，辅助弹簧486辅助（assist）输出杆484向前方移动的动作，行程传感器487对输出杆484的操作量Ma进行检测。

由此，离合器4能够在使发动机2的动力输出轴21及自动变速器3的输入轴31旋转连接的连接状态和解除连接的断开状态之间进行切换操作，离合器促动器48能够对离合器4传递的离合器扭矩Tc进行调整。图3是例示说明离合器4的扭矩传递特性的图。在图3中，横轴表示离合器促动器48的输出杆484的操作量Ma，纵轴表示能够传递的离合器扭矩Tc。根据离合器促动器48的输出杆484的操作量Ma，在输入轴31的轴向上对油压直接油缸47进行操作，由此对膜片弹簧45向压盘44侧推压离合器片42的按压力进行调整。离合器扭矩是基于该按压力来产生的，所以能够根据离合器促动器48的输出杆484的操作量Ma来计算出能够传递的离合器扭矩Tc。离合器4是在操作量Ma＝0时处于离合器扭矩Tc为最大的完全连接状态的常连接型离合器，该离合器4具有如下特性，即，随着操作量Ma增加而在半连接状态下能够传递的离合器扭矩Tc减少，在操作量Ma＝Mmax时处于断开状态。此外，离合器扭矩Tc不会传递发动机扭矩以上的扭矩，所以在后述的马达扭矩的计算式1中使用的Tc的上限值是发动机扭矩。另外，在发动机停止的情况下，离合器扭矩成为零，因而不适用图3。

自动变速器3是在根据驾驶人员的变速杆操作来选择性地使多个齿轮系33中的一个齿轮系啮合连接的手动变速器上附加促动器34、35来实现变速操作自动化的AMT（手自一体变速器）。如在图1中用虚线示出那样，自动变速器3具有在平行配置的输入轴31和输出轴32之间具有实现前进5个挡及后退1个挡的齿轮系33的平行轴齿轮啮合式结构。输入轴31经由离合器4被从发动机2输出的发动机扭矩驱动而进行旋转。在输入轴31的附近设置有对向输入轴31输入的输入转速进行检测的转速传感器37。输出轴32与在车宽方向上的中央处配设的差动装置93的输入侧以齿轮结合，并且经由差动装置93与驱动前轮91旋转连接。

另外，如图2所示，自动变速器3具有换挡促动器（shift actuator）34及选择促动器（selector actuator）35，来作为选择性地使齿轮系33中的一个啮合连接的齿轮切换机构。由于换挡促动器34及选择促动器35的驱动方法是公知的，因而省略详细说明（例如，参照日本特开2004-176894）。

电动发电机5可以是仅具有电动机功能的马达，但在本实施方式中兼具有发电机功能。如图1所示，电动发电机5配设在底盘90上的比驱动前轮91的车轴92更靠后侧的位置。电动发电机5是在混合动力车辆中通常使用的三相交流旋转电机。电动发电机5的省略图示的动力输出轴经由省略图示的减速机构与差动装置93的输入侧旋转连接。因此，电动发电机5的动力输出轴与自动变速器3的输出轴32及驱动轮91这双方旋转连接。

为了驱动电动发电机5，在底盘90的后侧安装有变换器55及电池56。附带说一下，通过在底盘90的前侧安装发动机2及自动变速器3，在后侧安装电池56，由此使底盘90的前后的重量平衡性均衡。变换器55具有交流端子55A及直流端子55D作为输入输出端子，交流端子55A与电动发电机5的电源端子5A相连接，直流端子55D与电池56的端子56D相连接。变换器55具有将从电池56输出的直流电力变换为频率可变的交流电力来供给至电动发电机5的直流/交流变换功能以及将电动发电机5所发出的交流电力变换为直流电力来对电池56进行充电的交流/直流变换功能这两个功能。此外，电池56能够设置为专用于行驶驱动，也可以兼用于其他用途。

电动发电机5在被供给交流电力时发挥电动机的功能，通过生成能够与发动机扭矩Te相加的马达扭矩Tm，对驱动前轮91进行驱动。另外，电动发电机5在被发动机扭矩Te的一部分发电扭矩驱动时发挥发电机的功能，能够对电池56进行充电。

为了分别负责控制构成驱动装置1的各部，分别设置有电子控制装置（以后，简称为ECU）。即，如图1所示，设置有发动机ECU61、变速器ECU62、马达ECU63及电池ECU64。并且，设置有对驱动装置1整体统一进行控制的HV-ECU65。分别负责各部的ECU61～64通过CAN等与HV-ECU65相连接来相互交换所需的信息，并且由HV-ECU65对ECU61-64进行管理及控制。各ECU61～65分别具有执行计算处理的CPU部、保存程序及各种图等的ROM及RAM等存储部、用于交换信息的输入输出部。

发动机ECU61根据点火开关27（参照图1）的操作来驱动起动机（starter）26（参照图1），由此起动发动机2。另外，发动机ECU61从发动机转速传感器22获取动力输出轴21的发动机转速Ne的信号，并从节气门传感器25获取节气门开度Slt的信号。然后，发动机ECU61通过一边监视动力输出轴21的发动机转速Ne一边向节气门用促动器24发出指令来使节气门阀23进行开闭，并且，控制喷射器，由此控制发动机扭矩Te及发动机转速Ne。此外，在本实施方式中，根据来自HV-ECU65的指令来优先控制发动机转速Ne，而不是仅根据驾驶人员踩踏油门踏板的踩踏操作量来控制发动机转速Ne。

变速器ECU62通过将离合器4及自动变速器3建立关联进行控制，来执行变速控制。变速器ECU62通过驱动离合器促动器48的直流马达481来控制能够传递的离合器扭矩Tc，并且，通过从行程传感器487获取输出杆484的操作量Ma的信号来掌握在该时间点的离合器扭矩Tc。另外，变速器ECU62从自动变速器3的转速传感器37获取输入转速Ni，并且，驱动换挡促动器34及选择促动器35来选择性地使齿轮系33中的一个啮合连接，由此切换控制变速挡。变速器ECU62具有针对各齿轮系33的变速挡设定的变速条件，在变速条件成立时开始进行变速控制。在后面的对变速控制装置的动作的说明中，详细叙述变速器ECU62的变速控制的内容。

马达ECU63通过控制变换器55来控制电动发电机5的动作。例如，进行控制以从变换器55向电动发电机5供给交流电力，由此能够使电动发电机5发挥电动机的功能来产生马达扭矩Tm。需要将交流电力的频率控制为与自动变速器3的输出轴32的转速相符的值。另外，例如通过进行PWM控制来可变地控制交流电力的有效值的大小，由此能够调整马达扭矩Tm的大小。另外，马达ECU63进行控制以使变换器55接收由电动发电机5生成的交流电力，由此能够使电动发电机5发挥发电机的功能。

电池ECU64对电池56的充电状态SOC进行管理。充电状态SOC的信息发送至HV-ECU65，在进行各种的控制时被参照。另外，在充电状态SOC下降的情况或过度上升的情况下，进行控制以迅速地返回良好的状态。

HV-ECU65与分别负责控制各部的ECU61~64之间共有所需的信息，由此统一地控制驱动装置1整体。HV-ECU65从油门开度传感器71获取油门开度的信息，并从车速传感器72获取车速信息。油门开度传感器71是对由驾驶人员操作的油门踏板（油门单元）的踩踏操作量即油门开度进行检测的传感器。根据油门开度的大小，来决定为推进车辆而驱动前轮91所要求的驱动扭矩。在相对于被要求的驱动扭矩而实际生成的扭矩不足时，未亲手进行变速操作的驾驶人员会感到失效感。此外，在具有手动操作的离合器及变速器的驱动装置中，由于驾驶人员自身进行变速操作，因而该失效感不会成为问题。

本实施方式的变速控制装置具有扭矩指示单元、变速控制单元及马达扭矩计算单元这三个单元。通过各ECU61~65的软件来实现上述三个单元，由各ECU61~65协调动作来执行上述三个单元。

扭矩指示单元是指示将前述的驱动前轮91所要求的驱动扭矩换算为发动机扭矩Te而得到的驾驶人员要求扭矩Tdrv的单元。驱动扭矩的大小根据自动变速器3的输入轴31侧和输出轴32侧之间的变速比等而发生变化，因而以发动机2的动力输出轴21为基准位置进行换算，来指示驾驶人员要求扭矩Tdrv。

变速控制单元是在变速条件成立时进行动作的单元。在变速条件成立时，作为第一步骤，变速控制单元首先通过对节气门阀23及喷射器进行控制来减少发动机扭矩Te，并且通过将电动发电机5作为电动机进行驱动来生成马达扭矩Tm。作为第二步骤，变速控制单元通过对离合器促动器48进行操作来使离合器4处于断开状态，作为第三步骤，利用换挡促动器34及选择促动器35来切换齿轮系33。其后，作为第四步骤，变速控制单元通过对离合器促动器48进行操作来使离合器4返回至连接状态，作为第五步骤，减少电动发电机5的马达扭矩Tm，并且通过对节气门阀23及喷射器进行控制来增加发动机扭矩Te。

马达扭矩计算单元是在利用自动变速器3的换挡促动器34及选择促动器35使变速比变大的升挡变速操作中结束齿轮系33的切换之后进行动作的单元。由马达扭矩计算单元求出的马达扭矩Tm的值是在通过变速控制单元的第五步骤的控制来减少马达扭矩Tm时的目标值。

马达扭矩计算单元根据从发动机2的动力输出轴21的发动机转速Ne减去自动变速器3的输入轴31的输入转速Ni而得到的转速差ΔN（＝Ne-Ni），来分开使用用于求出马达扭矩Tm（＝Tm1或Tm2）的计算式。即，在转速差ΔN渐减而达到第二规定值N2为止，如计算式1示出那样，从驾驶人员要求扭矩Tdrv减去离合器扭矩Tc来求出相当于第一减法值的马达扭矩Tm1。

马达扭矩Tm1＝Tdrv-Tc……（计算式1）

另外，在转速差ΔN减少至第二规定值N2以下时，如计算式2示出那样，从驾驶人员要求扭矩Tdrv减去发动机扭矩推定值TeX来得出相当于第二减法值的马达扭矩Tm2。

马达扭矩Tm2＝Tdrv-TeX……（计算式2）

在此，发动机扭矩推定值TeX是在发动机2的扭矩特性图的基础上考虑控制时间延迟而推定出的值。例如，考虑在某一时间点发出比该时间点的发动机扭矩Te小的发动机扭矩要求值TeY的指令，通过缩小节气门阀23的节气门开度来减少发动机扭矩Te的情况。此时，节气门阀23的动作相对于指令存在时间延迟。因此，在下一个时间点，通过将预计了时间延迟的节气门开度以及实测到的发动机转速Ne应用到扭矩特性图上，能够推定出发动机扭矩Te的推定值TeX。通常，发动机扭矩推定值TeX相对于发动机扭矩要求值TeY而延迟了与控制的时间延迟量相当的时间来跟踪变化。

此外，在转速差ΔN不单调减少而发生增减变动时，如下分开使用马达扭矩Tm（＝Tm1或Tm2）。即，即使暂时减少至第二规定值N2以下的转速差ΔN发生变动而超过了第二规定值N2，只要在未超过第一规定值N1（＞N2）时，则继续使用相当于第二减法值的马达扭矩Tm2。另外，在暂时减少的转速差ΔN再次超过第一规定值N1时，使用相当于第一减法值的马达扭矩Tm1。此外，能够考虑驱动装置1的装置结构而适宜决定第一规定值N1及第二规定值N2的值。

另外，上述的马达扭矩Tm（＝Tm1或Tm2）是发动机2的动力输出轴21上的值。由此，能够通过下面的计算式3来求出在实际控制中所需要的电动发电机5的动力输出轴上的马达扭矩Tgm。

马达扭矩Tgm＝Tm×DEFe/DEFm……（计算式3）

在此，计算式3中的发动机侧减速比DEFe是发动机2的动力输出轴21和驱动前轮91之间的减速比，在本实施方式中是对自动变速器3的啮合连接的齿轮系33的变速比乘以差动装置93的减速比而得出的值。另外，马达侧减速比DEFm是电动发电机5的动力输出轴和驱动前轮91之间的减速比，在本实施方式中是对电动发电机5的减速机构的减速比乘以差动装置93的减速比而得出的值。

接着，对上述的变速控制装置的动作进行说明。图4是说明实施方式的变速控制装置的变速控制动作的时序图。在图4中，横轴表示共通的时间t，曲线图从上到下依次表示（1）变速挡、（2）变速中标志F1、（3）换挡控制标志F2、（4）发动机转速Ne及变速器输入转速Ni、（5）发动机扭矩Te及离合器扭矩Tc、（6）马达扭矩Tm。

图4的（1）的变速挡表示由自动变速器3的齿轮系33啮合连接形成的变速挡，用实线表示实际变速挡，用虚线表示要求形成的要求变速挡。如图所示，从低速挡（例如第一挡）切换至高速挡（例如第二挡）的升挡变速操作成为本实施方式的控制对象。（2）的变速中标志F1是仅在执行变速控制的时间段变成“有效（ON）”的标志。另外，（3）的换挡控制标志F2是仅在切换自动变速器3的齿轮系33的时间段变成“有效”的标志。通过通信从变速器ECU62向HV-ECU65发送要求变速挡、变速中标志F1及换挡控制标志F2这3个信息。

在图4中，起初自动变速器3的齿轮系33是低速挡，使发动机扭矩Te与驾驶人员要求扭矩Tdrv相一致来进行行驶。在发动机转速Ne渐渐增加而在时刻t1变速条件成立时，开始进行变速控制。此外，驾驶人员要求扭矩Tdrv在整个变速期间内大致恒定。首先，在时刻t1，变速器ECU62将要求变速挡设定为高速挡，并且将变速中标志F1设定为“有效”。接收到变速中标志F1的“有效”的变化的HV-ECU65，向发动机ECU61发出用于减少发动机扭矩指令值TeY的指令。发动机ECU61通过对节气门阀23及喷射器进行控制来减少发动机扭矩Te。

其次，在因控制的时间延迟而推定为发动机扭矩Te实际开始减少的时刻t2、即发动机扭矩推定值TeX开始减少的时刻t2，HV-ECU65向马达ECU63发送将电动发电机5作为电动机来起动的指令。并且，之后发出生成与发动机扭矩推定值TeX的减少量相对应的马达扭矩Tm的指令。马达ECU63根据该指令来控制电动发电机5。接着，从时刻t3起，变速器ECU62通过对离合器促动器48进行控制，在离合器扭矩Tc不小于发动机扭矩推定值TeX的范围内使离合器4的连接状态渐渐降低。

在时刻t4，发动机扭矩推定值TeX大致变成零并且马达扭矩Tm大致与驾驶人员要求扭矩Tdrv相一致，对驱动前轮91进行驱动的驱动扭矩转变时，HV-ECU65将该信息发送至变速器ECU62。此外，假设驾驶人员要求扭矩Tdrv大于马达扭矩Tm的额定扭矩的情况下，将马达扭矩Tm控制在额定扭矩的范围内（在图4的（6）用虚线表示）。变速器ECU62对离合器扭矩Tc大致为零并且离合器4大致处于断开状态的情况进行确认，并通过对促动器34、35进行控制来开始进行切换齿轮系33的操作，而且将换挡控制标志F2设定为“有效”。通过进行切换齿轮系33的操作，变速挡从低速挡经由空挡被切换为高速挡。在时刻t5切换操作结束时，变速器ECU62将换挡控制标志F2返回至“无效（OFF）”。另外，在时刻t4~t5之间，发动机扭矩推定值TeX变成负值而发挥制动力的作用，从而发动机转速Ne被减速。

在时刻t5以后，变速器ECU62使离合器4的连接状态渐渐地返回。另外，在时刻t5接收到换挡控制标志F2的“无效”的变化的HV-ECU65，向发动机ECU61发出使发动机扭矩指令值TeY增加的指令。发动机ECU61通过对节气门阀23及喷射器进行控制来增加发动机扭矩Te。并且，HV-ECU65向马达ECU63发出在以后减少马达扭矩Tm的指令。在此，马达扭矩计算单元发挥功能而计算出通过马达ECU63控制电动发电机5时的马达扭矩Tm。

图5是说明马达扭矩计算单元的计算处理流程的图。以规定时间间隔实施图5的计算处理流程，该计算处理流程具有计算在变速控制中利用的马达扭矩Tm（＝Tm1或Tm2）的功能。在图5的步骤S1中参照变速中标志F1的状态，在“有效”时进入步骤S2，在“无效”时直接结束计算处理步骤。在步骤S2中，参照换挡控制标志F2的履历，若处于从“有效”至“无效”的下降沿以后的状态则进入步骤S3，否则直接结束计算处理步骤。步骤S1及步骤S2是对处于图4的时刻t5~t8期间进行确认的步骤。

其次，在步骤S3中，对从发动机转速Ne减去变速器输入转速Ni而得到的转速差ΔN和第一规定值N1及第二规定值N2（＜N1）比较大小，进入步骤S4~86中的某一个步骤。在转速差ΔN＞第一规定值N1时的步骤S4中，通过上述计算式1来计算马达扭矩Tm1。在第二规定值N2≥转速差ΔN的时的步骤S5中，通过上述计算式2来计算马达扭矩Tm2。另外，在第一规定值N1≥转速差ΔN＞第二规定值N2时的步骤S6中，通过在前一次计算处理中使用的计算式来计算马达扭矩Tm1或Tm2。

返回图4，在时刻t5以后，转速差ΔN渐减而在时刻t7与第二规定值N2相一致，并且在此后也渐减。由此，马达ECU63在时刻t5～t7期间将通过计算式1来计算出的马达扭矩Tm1设定为控制目标值，在时刻t7以后将通过计算式2来计算出的马达扭矩Tm2设定为控制目标值。此外，马达ECU63通过计算式3来将马达扭矩Tm（＝Tm1或Tm2）换算为电动发电机5的动力输出轴的马达扭矩Tgm进行控制。

由此，在时刻t5以后，以能够与离合器扭矩Tc或发动机扭矩推定值TeX的增加量相抵的方式使马达扭矩Tm渐减，由此驱动扭矩渐渐地转变。然后，在时刻t8，发动机扭矩推定值TeX大致与驾驶人员要求扭矩Tdrv相一致，离合器4大致处于完全连接状态，在马达扭矩Tm大致成为零时变速控制结束，从而将变速中标志F1返回至“无效”。此后，离合器4保持完全连接状态，发动机转速Ne和变速器输入转速N一起增加而车辆被加速。

此外，在时刻t6，转速差ΔN小于第一规定值N1，但此时计算式1及马达扭矩Tm1不被变更。第一规定值N1用于解除在转速差ΔN波动时的繁杂性。即，即使暂时减少的转速差ΔN发生变动而超过第二规定值N2，只要不超过第一规定值N1，则还继续使用马达扭矩Tm2，在暂时减少的转速差ΔN再次超过第一规定值N1时使用第一减法值Tm1。通过该滞后（hysteresis）控制，即使转速差ΔN发生波动，也能够解除频繁切换马达扭矩Tm1及Tm2的繁杂性，从而能够使变速控制装置的动作稳定。

接着，针对实施方式的变速控制装置的作用，一边与以往技术进行比较一边进行说明。图6是说明实施方式的变速控制装置的作用的图。另外，图7是说明在切换齿轮系33之后仅基于发动机扭矩推定值TeX来生成马达扭矩的以往技术的作用的图。并且，图8是说明在整个变速期间内不生成马达扭矩的以往技术的作用的图。在图6至图8中，横轴表示共通的时间t，曲线图从上到下依次表示（1）发动机扭矩Te及离合器扭矩Tc、（2）马达扭矩Tm、（3）车辆加速度α。此外，图6的（1）及（2）与图4的（5）及（6）相同。

在图6所示的实施方式中，在时刻t5~t7期间转速差ΔN大，离合器4传递取决于连接状态的程度而决定的离合器扭矩Tc大小的发动机扭矩Te。因此，在推定向驱动前轮91传递的驱动扭矩时，与利用发动机扭矩推定值TeX的情况相比，利用离合器扭矩Te时精度变得更高。另一方面，在时刻t7~t8期间转速差ΔN减小，离合器4的连接状态的程度变高，因而离合器扭矩Tc仅表示能够传递的扭矩容量而不表示实际传递的扭矩。因此，在推定向驱动前轮91传递的驱动扭矩时，与利用离合器扭矩Tc的情况相比，利用发动机扭矩推定值TeX时精度变得更高。由此，在切换齿轮系33以后的整个变速期间（t5~t8）内，向驱动前轮91传递的驱动扭矩的精度提高而能够大致与驾驶人员要求扭矩Tdrv相一致。

由此，如图6的（3）的实线所示，在整个变速期间（t1~t8）内能够得到大致恒定的车辆加速度α。由此，驾驶人员感觉到与油门踏板的踩踏操作量相符的加速度α，不会产生失效感。另外，在整个变速期间（t1~t8）内进行平滑的加速，因而也不会产生变速冲击。此外，在驾驶人员要求扭矩Tdrv大于马达扭矩Tm的额定扭矩，而将马达扭矩Tm控制在额定扭矩范围内的情况下，如图6的（3）的虚线所示，车辆加速度α下降一些。此时，即使产生失效感也是微小的，因而车辆加速度α不发生急剧变化而不会产生变速冲击。

另一方面，在图7所示的以往技术中，在切换齿轮系之后控制驱动扭矩时，在整个时刻t5~t8期间仅使用发动机扭矩推定值TeX，而不使用离合器扭矩Tc。发动机扭矩推定值TeX一般是根据规定的动作状态下的静态的扭矩特性图来推定的，因而在如进行变速操作时那样转速发生变化的过渡状态下，发动机扭矩Te的推定精度下降。例如，不会考虑积蓄在离合器4的飞轮41上的惯性扭矩的放出，从而导致将发动机扭矩推定值TeX推定得过少。由此，如图7的（2）所示，在产生从驾驶人员要求扭矩Tdrv减去发动机扭矩推定值TeX而得出的大小的马达扭矩Tm5时，向驱动前轮91传递的实际的驱动扭矩会过剩。由此，如图7的（3）所示，在时刻t5以后的车辆加速度α暂时急剧增加。因此，进行急剧的加速而产生变速冲击。

另外，在图8所示的以往技术中，在整个变速期间（t1~t8）内不生成马达扭矩Tm6（Tm6＝0）。因此，在断开离合器4来切换齿轮系33的期间（t4~t5），向驱动前轮91传递的驱动扭矩消失，从而如图8的（3）示出那样不产生车辆加速度α。由此，虽然驾驶人员踩踏油门踏板但不产生加速度α，因而驾驶人员会感到失效感。

如上面进行的说明，根据本实施方式，在整个变速期间（t1~t8）内能够得到大概恒定的驱动扭矩及车辆加速度α，因而不会产生在以往技术中产生的失效感及变速冲击。

此外，驱动装置1能够不需发动机扭矩Te而仅利用电动发电机5的马达扭矩Tm来进行起动及行驶，在进行制动时通过来自驱动前轮91的驱动来由电动发电机5进行再生发电。驱动装置1的装置结构也并不限定于在图1例示的结构。此外，能够将本发明应用到各种变速控制方法中，并且能够对本发明的装置结构进行各种变形等。

Claims (4)

1.一种混合动力车辆用驱动装置的变速控制装置，将混合动力车辆用驱动装置作为控制对象，对自动变速器的齿轮系进行切换控制，

该混合动力车辆用驱动装置具有：

所述自动变速器，其具有输入轴和输出轴，所述输入轴被由安装在车辆上的发动机的动力输出轴输出并且由输出控制机构控制的发动机扭矩驱动来进行旋转，所述输出轴与驱动轮旋转连接，并且，该自动变速器通过齿轮切换机构来选择性地使多个所述齿轮系中的一个齿轮系啮合连接，所述多个齿轮系能够以不同的变速比使所述输入轴和所述输出轴旋转连接，

离合器，其能够在使所述发动机的所述动力输出轴和所述自动变速器的所述输入轴旋转连接的连接状态和解除连接的断开状态之间进行操作，

离合器驱动机构，其能够对由所述离合器传递的离合器扭矩进行调整，

马达，其与所述自动变速器的所述输出轴及所述驱动轮旋转连接，通过生成能够与所述发动机扭矩相加的马达扭矩来驱动所述驱动轮；

该混合动力车辆用驱动装置的变速控制装置的特征在于，具有：

扭矩指示单元，其指示将基于由驾驶人员操作的油门单元的操作量来决定的所述驱动轮所要求的驱动扭矩换算为所述发动机扭矩而得到的驾驶人员要求扭矩，

变速控制单元，其在变速条件成立时，通过所述输出控制机构来减少所述发动机扭矩，并且驱动所述马达来生成所述马达扭矩，通过所述离合器驱动机构来使所述离合器处于所述断开状态，在通过所述齿轮切换机构切换所述齿轮系之后，通过所述离合器驱动机构来使所述离合器返回至所述连接状态，使所述马达扭矩减少，并且使所述发动机扭矩增加，

马达扭矩计算单元，其在通过所述齿轮切换机构来切换所述齿轮系以使所述变速比变大之后，在从所述发动机的所述动力输出轴的转速减去所述自动变速器的所述输入轴的转速而得到的转速差超过第一规定值的期间内，基于从所述驾驶人员要求扭矩减去所述离合器扭矩而得到的第一减法值来求出所述马达扭矩。

2.如权利要求1所述的混合动力车辆用驱动装置的变速控制装置，其特征在于，

在通过所述齿轮切换机构来切换所述齿轮系以使所述变速比变大之后，在所述转速差减少至在第二规定值以下时，所述马达扭矩计算单元基于从所述驾驶人员要求扭矩减去所述发动机扭矩的推定值而得到的第二减法值来求出所述马达扭矩。

3.如权利要求2所述的混合动力车辆用驱动装置的变速控制装置，其特征在于，

所述第二规定值小于所述第一规定值；

在通过所述齿轮切换机构来切换所述齿轮系以使所述变速比变大之后，在所述转速差渐减而达到第二规定值为止，所述马达扭矩计算单元利用所述第一减法值，在所述转速差减少至第二规定值以下时，所述马达扭矩计算单元利用所述第二减法值，即使暂时减少至所述第二规定值以下的转速差发生变动而超过第二规定值，只要不超过所述第一规定值，则所述马达扭矩计算单元还继续利用所述第二减法值，在暂时减少的转速差再次超过所述第一规定值时，所述马达扭矩计算单元利用所述第一减法值。

4.如权利要求1至3中任一项所述的混合动力车辆用驱动装置的变速控制装置，其特征在于，

在将所述发动机的所述动力输出轴和所述驱动轮之间的减速比设定为发动机侧减速比，将所述马达的动力输出轴和所述驱动轮之间的减速比设定为马达侧减速比时，

所述马达扭矩计算单元通过对所述第一减法值或所述第二减法值乘以所述发动机侧减速比之后除以所述马达侧减速比，来求出所述马达的所述动力输出轴上的马达扭矩。

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